JP2012132576A - Harmful substance control device and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform an essential, suitable control operation in a user transparent way at the time of set value alteration.SOLUTION: A harmful substance control device includes a harmful substance measuring unit 1, a PID control unit 6, and an operation amount output unit 7. The harmful substance measuring unit measures an amount of a harmful substance in a space to be controlled as a control amount PV. When altering a set value SP indicating a target value of the amount of the harmful substance, the PID control unit calculates an operation amount MV by differentiation-preceding type or proportional-differentiation preceding type PID calculation in altering the set value to the harmful-substance increasing side. It also calculates an operation amount MV by ordinary type PID calculation in altering the set value to the harmful-substance decreasing side. The operation amount output unit outputs an operation amount MV calculated by the PID control unit 6 to the harmful substance control device which adjusts the amount of the harmful substance in the space to be controlled by changing an air volume discharged from or supplied to the space to be controlled according to the operation amount MV.

Description

本発明は、衛生的であることが要求される食品工場や医薬品工場あるいは病院などにおいて、室内に存在する細菌などの微生物を低減させる空調システムや、化学的汚染を抑制すべき研究室などにおいて、室内に漏洩する揮発性有機化合物などの有害物質を低減させる空調システムに係り、特に有害物質の数量をリアルタイムに計測して制御する有害物質制御装置および方法に関するものである。   The present invention is a food factory, pharmaceutical factory, or hospital that is required to be hygienic, such as an air conditioning system that reduces microorganisms such as bacteria present in the room, a laboratory that should suppress chemical contamination, etc. The present invention relates to an air conditioning system that reduces harmful substances such as volatile organic compounds leaking into a room, and more particularly to a harmful substance control apparatus and method for measuring and controlling the number of harmful substances in real time.

食品工場や医薬品工場あるいは病院などの衛生的な施設では、浮遊菌および付着菌が人や物の出入りに伴って室内に侵入する可能性があり、侵入した浮遊菌および付着菌が室内の壁面や装置等に付着して増殖することにより、室内が汚染されるという問題があった。室内の汚染があると、製品の品質悪化につながり、また食品の場合には食中毒の原因となり問題である。   In hygienic facilities such as food factories, pharmaceutical factories, and hospitals, floating bacteria and adherent bacteria may enter the room as people and objects enter and exit. There was a problem that the room was contaminated by adhering to the apparatus and growing. Indoor contamination leads to product quality deterioration, and in the case of food, causes food poisoning and is a problem.

従来、この問題の対策として、循環空気および外気を空気浄化フィルタで濾過してから室内に吹き込む方法が多く採用されている（図７）。図７に示す空調システムは、部屋１００から戻る空気（環気）と外気との混合気を冷却または加熱する空調機１０１と、外気の取り入れ口１０２と、部屋１００に設けられた環気・排気吸込口１０３と、室内の空気を排出するための排気ファン１０４と、排気口１０５と、空調機１０１に戻す環気の量を調節するダンパ１０６と、空調機１０１によって冷却または加熱された空気（給気）の量を調節するダンパ１０７＿１，１０７＿２と、部屋１００に設けられた給気吹出口１０８＿１，１０８＿２と、給気吹出口１０８＿１，１０８＿２に設置された空気浄化フィルタ１０９＿１，１０９＿２と、ダンパ１０７＿１，１０７＿２の開度を制御する風量可変空調（ＶＡＶ）コントローラ１１０とから構成される。   Conventionally, as a countermeasure for this problem, a method in which circulating air and outside air are filtered through an air purification filter and then blown into the room is often employed (FIG. 7). The air conditioning system shown in FIG. 7 includes an air conditioner 101 that cools or heats a mixture of air (circulation) returning from the room 100 and outside air, an outside air intake 102, and the atmosphere / exhaust air provided in the room 100. Suction port 103, exhaust fan 104 for exhausting indoor air, exhaust port 105, damper 106 for adjusting the amount of air to be returned to air conditioner 101, and air cooled or heated by air conditioner 101 ( Dampers 107_1 and 107_2 for adjusting the amount of air supply), air supply outlets 108_1 and 108_2 provided in the room 100, air purification filters 109_1 and 109_2 installed in the air supply outlets 108_1 and 108_2, and a damper 107_1. , 107_2 and an air volume variable air conditioning (VAV) controller 110 for controlling the opening degree.

また、別の方法として、室内の空気を循環させる循環ダクトと室内に給気を供給する給気ダクトの各々に微生物低減手段として紫外線照射装置と抗菌剤噴霧装置とを設け、紫外線照射装置によって空気中の菌を殺菌すると共に、室内に抗菌剤を散布して抗菌雰囲気に保持するようにした空調システムが提案されている（特許文献１参照）。   As another method, an ultraviolet irradiation device and an antibacterial agent spraying device are provided as a microorganism reducing means in each of a circulation duct for circulating indoor air and an air supply duct for supplying air to the room. There has been proposed an air conditioning system that sterilizes bacteria inside and keeps the room in an antibacterial atmosphere by spraying an antibacterial agent (see Patent Document 1).

また、化学的汚染を抑制するべき研究室などの施設では、有害物質が混入した空気の封じ込めを行なうために、ヒュームフード（ドラフトチャンバー）が採用されている。これにより、実験室の外に汚染された空気が逆流することを抑制する。このようなヒュームフードを使用するシステムでは、ヒュームフードのサッシの開度に応じて排気バルブを調節して排気風量を変化させて、省エネルギーを図っている。あるいは、ヒュームフードに人検知センサを設置し、ヒュームフードの前に作業者がいるときには排気バルブを調節して排気風量を増やし、作業者がいないときには安全な待機レベルまで排気風量を低下させるようにして、省エネルギーを図っている（特許文献２参照）。   In addition, in facilities such as laboratories where chemical contamination should be suppressed, a fume hood (draft chamber) is employed to contain air contaminated with harmful substances. This suppresses the backflow of contaminated air outside the laboratory. In a system using such a fume hood, energy is saved by adjusting the exhaust valve in accordance with the opening degree of the sash of the fume hood to change the amount of exhaust air. Alternatively, install a human detection sensor on the fume hood to adjust the exhaust valve to increase the exhaust air volume when there is an operator in front of the fume hood, and reduce the exhaust air volume to a safe standby level when there is no worker. In order to save energy (see Patent Document 2).

特開２００５−１０６２９６号公報JP 2005-106296 A 特開２０１０−１２１８６５号公報JP 2010-121865 A

上記の技術は、いずれも排除すべき微生物や揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounas：ＶＯＣ）の量に対して予め必要な換気風量や排気風量が設定されており、特にＶＯＣについては、扱う薬品や作業状況によってＶＯＣの発生量などが想定されている。すなわち、リアルタイムに微生物やＶＯＣの量を検出して、緻密に風量を制御するというコンセプトではないので、安全のためには省エネルギー余裕を多くせざるを得ない。   In each of the above technologies, the necessary ventilation airflow and exhaust airflow are set in advance for the amount of microorganisms and volatile organic compounds (VOC) to be excluded. The amount of VOC generated is assumed depending on the work situation. That is, it is not a concept of detecting the amount of microorganisms or VOCs in real time and controlling the air volume precisely, so that it is necessary to increase the energy saving margin for safety.

一方で、リアルタイム性の高い微生物数計測装置や、リアルタイム性の高いＶＯＣ計測装置などが、実用化されてきている。微生物数計測装置としては、米国バイオビジラントシステムズ（BioVigilant Systems）社が開発したリアルタイム細菌ディテクタ（長谷川倫男他，「気中微生物リアルタイム検出技術とその応用」，株式会社山武，azbil Technical Review ２００９年１２月号，ｐ．２−７，２００９年）がある。また、ＶＯＣ計測装置としては、デジタルＶＯＣ測定器（株式会社シロ産業，http://www.webshiro.com/syouhinsetumei/M176VC-1000.htm）がある。   On the other hand, microorganism count measuring devices with high real-time properties and VOC measuring devices with high real-time properties have been put into practical use. As a microbial count measuring device, a real-time bacterial detector developed by BioVigilant Systems, Inc. (Hiroo Hasegawa et al., “Real-time microorganism detection technology in the air and its application”, Yamatake Corporation, azbil Technical Review 2009 12 Monthly issue, p.2-7, 2009). In addition, as a VOC measuring device, there is a digital VOC measuring device (Shiro Sangyo Co., Ltd., http://www.webshiro.com/syouhinsetumei/M176VC-1000.htm).

これらの計測装置を用いるならば、微生物の量やＶＯＣの量のリアルタイム計測値を制御量ＰＶとし、微生物の量やＶＯＣの量の安全な基準値を設定値ＳＰとし、風量（あるいは風量を決定するバルブ開度やファン回転数）を操作量ＭＶとするフィードバック制御系を構成することが可能になる。この場合、最も容易な実現方法としては、ＰＩＤ制御を採用することが考えられる。   If these measuring devices are used, the real-time measurement value of the amount of microorganisms and the amount of VOC is set as the control amount PV, the safe reference value of the amount of microorganisms and the amount of VOC is set as the set value SP, and the air volume (or the air volume is determined). It is possible to configure a feedback control system in which the operation amount MV is set to the valve opening degree and the fan rotation speed. In this case, it is conceivable to employ PID control as the easiest implementation method.

しかし、ＰＩＤ制御は簡易な制御方法として広く普及しているが、ＰＩＤパラメータの調整などに、ある程度の専門的な知識が要求される。微生物やＶＯＣの増減の条件は、換気設備・排気設備と計測装置の位置関係を含め、施設の運用条件に依存して変化するので、個々のＰＩＤ制御ループ毎に最終調整する必要がある。全ての最終調整に制御の専門家が立ち会うことは不可能なので、安全性が重視される空調システムを利用するユーザにとっての利便性が要求される。   However, although PID control is widely used as a simple control method, a certain amount of specialized knowledge is required for adjustment of PID parameters. The conditions for increasing or decreasing microorganisms and VOCs vary depending on the operating conditions of the facility, including the positional relationship between the ventilation equipment / exhaust equipment and the measuring device, so it is necessary to make final adjustments for each individual PID control loop. Since it is impossible for a control expert to be present at all final adjustments, convenience is required for users who use an air conditioning system where safety is important.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、微生物やＶＯＣのような空気に混入する有害物質を対象とし、リアルタイム性の高い計測装置を利用して、ＰＩＤ制御による風量制御を用いて有害物質の量を安全な範囲に抑制する場合において、設定値の変更時に本来あるべき適切な制御動作をユーザに意識させることなく実現することができ、ユーザにとっての利便性を向上させることができる有害物質制御装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is intended for harmful substances mixed in air such as microorganisms and VOCs, and uses air flow control by PID control using a high-real-time measuring device. Therefore, when the amount of harmful substances is controlled within a safe range, it is possible to realize an appropriate control operation that should be originally performed when changing the set value without making the user aware of it, and to improve convenience for the user. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling hazardous substances.

本発明の有害物質制御装置は、被制御空間の有害物質の数量を制御量ＰＶの値として計測する有害物質計測手段と、被制御空間における有害物質の数量の目標値を表す設定値ＳＰの変更時に、有害物質が増加する側への設定値変更の場合には微分先行型あるいは比例微分先行型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出し、有害物質が減少する側への設定値変更の場合には通常型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出するＰＩＤ制御手段と、操作量ＭＶに応じて被制御空間から排出する空気の風量あるいは被制御空間へ供給する空気の風量を変化させて被制御空間における有害物質の数量を調節する有害物質低減装置に対して、前記ＰＩＤ制御手段が算出した操作量ＭＶを出力する操作量出力手段とを備えることを特徴とするものである。   The hazardous substance control device of the present invention includes a hazardous substance measuring means for measuring the quantity of harmful substances in the controlled space as a value of the control amount PV, and a change in the set value SP representing the target value of the quantity of harmful substances in the controlled space. Sometimes, when the set value is changed to the side where harmful substances increase, the manipulated variable MV is calculated from the set value SP and the controlled variable PV by the differential leading type or proportional differential leading type PID calculation, and the harmful substances decrease. In the case of changing the set value to the side, PID control means for calculating the operation amount MV from the set value SP and the control amount PV by the normal type PID calculation, and the air discharged from the controlled space in accordance with the operation amount MV An operation that outputs the manipulated variable MV calculated by the PID control means to a harmful substance reducing device that adjusts the quantity of harmful substances in the controlled space by changing the air volume or the amount of air supplied to the controlled space. It is characterized in further comprising an amount output means.

また、本発明の有害物質制御装置の１構成例において、前記ＰＩＤ制御手段は、設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理手段と、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを比例動作と微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算手段とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明の有害物質制御装置の１構成例において、前記ＰＩＤ制御手段は、設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理手段と、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算手段とから構成されることを特徴とするものである。 Further, in one configuration example of the hazardous substance control apparatus of the present invention, the PID control means calculates a change amount process for calculating the change amount ΔSP of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed. And a PID calculating means for calculating the manipulated variable MV by performing the PID calculation by reflecting the change amount ΔSP of the set value SP in the proportional action and the differential action.
Further, in one configuration example of the hazardous substance control apparatus of the present invention, the PID control means calculates a change amount process for calculating the change amount ΔSP of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed. And a PID calculating means for calculating the manipulated variable MV by performing the PID calculation by reflecting the change amount ΔSP of the set value SP in the differential operation.

また、本発明の有害物質制御装置の１構成例は、さらに、設定値ＳＰを決定する目安となる所定の有害物質の数量を規定値ＶＳとしたとき、予め規定された過去の特定期間内における制御履歴の中で、制御量ＰＶが最も上昇したときの前記規定値ＶＳと制御量ＰＶとの差である余裕度に応じて設定値ＳＰを更新する設定値更新手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の有害物質制御装置の１構成例において、前記有害物質計測手段は、微生物数計測装置である。
また、本発明の有害物質制御装置の１構成例において、前記有害物質計測手段は、揮発性有機化合物計測装置である。 In addition, in one configuration example of the hazardous substance control device of the present invention, when a predetermined quantity of harmful substances serving as a guideline for determining the set value SP is set to a predetermined value VS, the predetermined specific substance within a specified period in the past. In the control history, there is provided a set value updating means for updating the set value SP in accordance with a margin that is a difference between the specified value VS and the control amount PV when the control amount PV increases most. Is.
Moreover, in one configuration example of the harmful substance control device of the present invention, the harmful substance measuring means is a microorganism count measuring device.
Moreover, in one configuration example of the harmful substance control device of the present invention, the harmful substance measuring means is a volatile organic compound measuring device.

また、本発明の有害物質制御方法は、有害物質計測手段により被制御空間の有害物質の数量を制御量ＰＶの値として計測する有害物質計測ステップと、被制御空間における有害物質の数量の目標値を表す設定値ＳＰの変更時に、有害物質が増加する側への設定値変更の場合には微分先行型あるいは比例微分先行型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出し、有害物質が減少する側への設定値変更の場合には通常型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出するＰＩＤ制御ステップと、操作量ＭＶに応じて被制御空間から排出する空気の風量あるいは被制御空間へ供給する空気の風量を変化させて被制御空間における有害物質の数量を調節する有害物質低減装置に対して、前記ＰＩＤ制御ステップで算出した操作量ＭＶを出力する操作量出力ステップとを備えることを特徴とするものである。   Further, the hazardous substance control method of the present invention includes a hazardous substance measuring step in which the hazardous substance measuring means measures the quantity of the hazardous substance in the controlled space as the value of the control amount PV, and the target value of the quantity of the hazardous substance in the controlled space. When the set value SP is changed, the manipulated variable MV is calculated from the set value SP and the controlled variable PV by the differential leading type or proportional differential leading type PID calculation. In the case of changing the set value to the side where harmful substances decrease, the PID control step for calculating the manipulated variable MV from the set value SP and the controlled variable PV by the normal type PID calculation, and the target value according to the manipulated variable MV. The PID control for the harmful substance reducing apparatus for adjusting the quantity of harmful substances in the controlled space by changing the air volume discharged from the controlled space or the air volume supplied to the controlled space. It is characterized in further comprising an operation amount output step of outputting a manipulated variable MV calculated in step.

本発明によれば、被制御空間における有害物質の数量の目標値を表す設定値ＳＰの変更時に、有害物質が増加する側への設定値変更の場合には微分先行型あるいは比例微分先行型のＰＩＤ演算により操作量ＭＶを算出し、有害物質が減少する側への設定値変更の場合には通常型のＰＩＤ演算により操作量ＭＶを算出することにより、有害物質が増加する側（省エネルギー優先側）への設定値変更の場合には風量が緩やかに減少するような慎重な制御動作になり、有害物質が減少する側（安全優先側）への設定値変更の場合には風量が急峻に増加するような迅速な制御動作になる。その結果、本発明では、設定値ＳＰの変更時に本来あるべき適切な制御動作を、空調システムのユーザに意識させることなく実現することができ、ユーザにとっての利便性を向上させることができる。   According to the present invention, when the set value SP representing the target value of the quantity of harmful substances in the controlled space is changed, the differential leading type or the proportional differential leading type is used when the set value is changed to the side where harmful substances increase. Calculate the manipulated variable MV by PID calculation, and change the set value to the side where harmful substances decrease, calculate the manipulated variable MV by normal PID calculation, and increase the harmful substances (energy saving priority side) When the set value is changed to), the air volume is carefully controlled so that the air volume gradually decreases. When the set value is changed to the side where harmful substances are reduced (safety priority side), the air volume increases sharply. It becomes a quick control action. As a result, in the present invention, an appropriate control operation that should be originally performed when the set value SP is changed can be realized without making the user of the air conditioning system aware of it, and convenience for the user can be improved.

また、本発明では、予め規定された過去の特定期間内における制御履歴の中で、制御量ＰＶが最も上昇したときの規定値ＶＳと制御量ＰＶとの差である余裕度に応じて設定値ＳＰを更新することにより、安全なＰＩＤ制御動作を行いながら、設定値ＳＰの自動更新を行うことができ、安全かつ省エネルギーを考慮した適切な設定値ＳＰを設定することができる。また、本発明では、設定値ＳＰの自動更新が要因になって有害物質の量が最も上昇するというような現象を抑制することができる。   Further, in the present invention, the set value is set in accordance with the margin that is the difference between the specified value VS and the controlled variable PV when the controlled variable PV is the highest in the control history in the past specified period. By updating the SP, it is possible to automatically update the set value SP while performing a safe PID control operation, and it is possible to set an appropriate set value SP in consideration of safety and energy saving. Further, in the present invention, it is possible to suppress a phenomenon in which the amount of harmful substances increases most due to automatic update of the set value SP.

本発明の第１の実施の形態に係る有害物質制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hazardous | toxic substance control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有害物質制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the hazardous | toxic substance control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有害物質制御装置の制御動作の例を示す図である。It is a figure which shows the example of control operation | movement of the hazardous | toxic substance control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係る有害物質制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the harmful substance control apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係る有害物質制御装置における規定値入力部および設定値更新部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the regulation value input part and setting value update part in the harmful substance control apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係る有害物質制御装置の設定値更新動作の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the setting value update operation | movement of the harmful substance control apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来の空調システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional air conditioning system.

［発明の原理１］
ＰＩＤ制御の方式には、通常型（ＰＩＤ制御）、微分先行型（ＰＩ−Ｄ制御）、比例微分先行型（Ｉ−ＰＤ制御）などがある。制御技術ベンダーは、各社の事業が対象とする市場のニーズを考慮して、適宜一定の方式を選択し、汎用ＰＩＤ制御装置の製品を市場投入している。一方、ユーザ側はＰＩＤ制御の種類によって制御動作の留意点があることを認識していないので、例えばユーザ自身が慣れているＰＩＤパラメータ調整を行なったときであっても、意図せぬ動作になることがある。意図せぬ動作が結果的に適切な方向へ転じればよいが、逆の場合は問題が生じることもあり得る。 [Principle of Invention 1]
PID control methods include a normal type (PID control), a differential leading type (PI-D control), and a proportional differential leading type (I-PD control). Control technology vendors select a certain method as appropriate in consideration of the market needs of each company's business, and market products of general-purpose PID control devices. On the other hand, since the user side does not recognize that there are points to be noted in the control operation depending on the type of PID control, for example, even when the PID parameter adjustment that the user is used to is performed, the operation becomes unintended. Sometimes. As a result, an unintended operation may be turned in an appropriate direction, but in the opposite case, a problem may occur.

ここで、微生物数やＶＯＣ量を計測しながら風量制御を行なう場合にＰＩＤ制御を適用すると、設定値ＳＰの変更時に本来あるべき適切な制御動作が、ＰＩＤ制御の種類によって適合するか否かが異なる。したがって、ユーザが極力これを意識せずに済むべきであることに着眼した。   Here, when PID control is applied when air volume control is performed while measuring the number of microorganisms and the amount of VOC, whether or not an appropriate control operation that should be originally performed when the set value SP is changed is appropriate depending on the type of PID control. Different. Therefore, it was noticed that the user should be unaware of this as much as possible.

そして、慎重な制御動作が要求される側への設定値ＳＰ変更時には微分先行型（ＰＩ−Ｄ制御）あるいは比例微分先行型（Ｉ−ＰＤ制御）になり、緊急的な制御動作が要求される側へのＳＰ変更時には通常型（ＰＩＤ制御）になるように、ＰＩＤ制御ロジック自体が構成されていればよいことに想到した。   When the set value SP is changed to the side where careful control operation is required, the differential leading type (PI-D control) or proportional differential leading type (I-PD control) is used, and an urgent control operation is required. It has been conceived that the PID control logic itself needs to be configured so that it becomes a normal type (PID control) when the SP is changed to the side.

［発明の原理２］
上記発明の原理１のようにＰＩＤ制御系を構成した場合であっても、安全かつ省エネルギー余裕を抑えた設定値ＳＰを適切に設定できていることが重要な要素になる。換気設備・排気設備の浄化能力を予め調査し、適度な設定値ＳＰを規定しておく方法もあるが、リアルタイム性の高い計測装置を利用するのであれば、制御実績に基づき適度な設定値ＳＰを自動で推定することが可能であり現実的であることに着眼した。 [Principle of Invention 2]
Even when the PID control system is configured as in Principle 1 of the present invention, it is an important factor that the set value SP that is safe and suppresses the energy saving margin can be appropriately set. There is also a method of preliminarily investigating the purification capacity of the ventilation equipment / exhaust equipment and prescribing an appropriate set value SP. However, if a measuring device with a high real-time property is used, an appropriate set value SP based on the control results is used. We focused on the fact that it is possible and realistic to estimate automatically.

そして、過去の適当な期間の制御履歴の中で、最も有害物質の量が上昇したときの余裕度（法令などによる安全値を参考に適宜設計し与えられる規定値に対する下回り具合）に応じて、設定値ＳＰを自動決定することに想到した。この場合、自動的に設定値ＳＰが適宜変更されることになるので、上記発明の原理１のＰＩＤ制御ロジックの構成は特に好適である。   And according to the margin when the amount of harmful substances has risen the most in the past control history (appropriately designed with reference to the safety value by law etc. It came to the idea of automatically determining the set value SP. In this case, since the set value SP is automatically changed as appropriate, the configuration of the PID control logic according to the first principle of the present invention is particularly suitable.

［第１の実施の形態］
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は本発明の第１の実施の形態に係る有害物質制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応するものである。有害物質制御装置は、被制御空間の有害物質の数量をリアルタイムに計測する有害物質計測部１と、被制御空間における有害物質の数量の目標値を表す設定値ＳＰを取得する設定値入力部２と、有害物質計測部１で計測される数量を制御量ＰＶの値として取得する制御量入力部３と、設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理部４と、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを比例動作と微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算部５と、操作量ＭＶ（風量指示値）を有害物質低減装置に出力する操作量出力部７とから構成される。変化量処理部４とＰＩＤ演算部５とは、ＰＩＤ制御部６を構成している。 [First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hazardous substance control apparatus according to the first embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to Principle 1 of the invention described above. The toxic substance control device includes a toxic substance measuring unit 1 that measures the quantity of toxic substances in the controlled space in real time, and a set value input unit 2 that acquires a set value SP representing the target value of the toxic substance quantity in the controlled space. The control amount input unit 3 that acquires the quantity measured by the hazardous substance measurement unit 1 as the value of the control amount PV, and the change amount of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed A change amount processing unit 4 that calculates ΔSP, a PID calculation that reflects the change amount ΔSP of the set value SP in the proportional operation and the differential operation, calculates an operation amount MV, and an operation amount MV (air volume) The operation amount output unit 7 outputs the indicated value) to the harmful substance reduction device. The change amount processing unit 4 and the PID calculation unit 5 constitute a PID control unit 6.

図２は本実施の形態の有害物質制御装置の動作を示すフローチャートである。有害物質計測部１は、被制御空間における例えばトルエンなどのＶＯＣの数量（単位［μｇ／ｍ3］）を計測する（図２ステップＳ１００）。有害物質計測部１は、有害物質の計測に適した位置に設置されている必要がある。
設定値ＳＰは、法令などの安全基準に則ってユーザが設定した、被制御空間におけるＶＯＣの数量（単位［μｇ／ｍ3］）の目標値を表している。この設定値ＳＰは、設定値入力部２を介して変化量処理部４とＰＩＤ演算部５に入力される（ステップＳ１０１）。 FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the hazardous substance control apparatus of the present embodiment. The hazardous substance measuring unit 1 measures the quantity (unit [μg / m 3 ]) of VOC such as toluene in the controlled space (step S100 in FIG. 2). The hazardous substance measuring unit 1 needs to be installed at a position suitable for measuring harmful substances.
The set value SP represents the target value of the quantity (unit [μg / m 3 ]) of the VOC in the controlled space set by the user in accordance with safety standards such as laws and regulations. This set value SP is input to the change amount processing unit 4 and the PID calculation unit 5 via the set value input unit 2 (step S101).

有害物質計測部１で計測されたＶＯＣの数量（単位［μｇ／ｍ3］）は、制御量ＰＶとして制御量入力部３を介してＰＩＤ演算部５に入力される（ステップＳ１０２）。
変化量処理部４は、設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出してＰＩＤ演算部５に送る（ステップＳ１０３）。具体的には、変化量処理部４は、式（１）により設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出してＰＩＤ演算部５に出力する。
ΔＳＰ_0＝ＳＰ_0−ＳＰ_1 ・・・（１） The quantity of VOC (unit [μg / m 3 ]) measured by the hazardous substance measuring unit 1 is input as the control amount PV to the PID calculation unit 5 via the control amount input unit 3 (step S102).
Only when the set value SP decreases when the set value SP is changed, the change amount processing unit 4 calculates the change amount ΔSP of the set value SP and sends it to the PID calculating unit 5 (step S103). Specifically, the change amount processing unit 4 calculates the change amount ΔSP of the set value SP using the equation (1) and outputs the change amount ΔSP to the PID calculation unit 5.
ΔSP_0 = SP_0−SP_1 (1)

ΔＳＰ_0は最新の制御周期において算出された設定値ＳＰの変化量、ＳＰ_0は最新の制御周期において入力された設定値ＳＰ、ＳＰ_1は最新よりも１制御周期前の制御周期において入力された設定値ＳＰである。ただし、変化量処理部４は、式（１）により算出した設定値ＳＰの変化量ΔＳＰ_0が正の値の場合には、変化量ΔＳＰ_0を０に変換した上でＰＩＤ演算部５に出力する。すなわち、変化量処理部４は、式（２）で表される処理を行う。この処理の結果、設定値ＳＰが１制御周期前の値に比べて下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量をＰＩＤ演算部５に送ることになる。
ＩＦ ΔＳＰ_0＞０．０ ＴＨＥＮ ΔＳＰ_0＝０．０ ・・・（２） ΔSP_0 is the amount of change of the set value SP calculated in the latest control cycle, SP_0 is the set value SP input in the latest control cycle, and SP_1 is the set value SP input in the control cycle one control cycle before the latest It is. However, when the change amount ΔSP_0 of the set value SP calculated by the equation (1) is a positive value, the change amount processing unit 4 converts the change amount ΔSP_0 into 0 and outputs it to the PID calculation unit 5. That is, the change amount processing unit 4 performs the process represented by the equation (2). As a result of this processing, the change amount of the set value SP is sent to the PID calculation unit 5 only when the set value SP is lower than the value before one control cycle.
IF ΔSP_0> 0.0 THEN ΔSP_0 = 0.0 (2)

次に、ＰＩＤ演算部５は、設定値ＳＰと制御量ＰＶと設定値ＳＰの変化量ΔＳＰとから操作量ＭＶを算出する（ステップＳ１０４）。本実施の形態では、操作量ＭＶの変化分ΔＭＶを算出する速度型のＰＩＤ演算を採用する。また、本実施の形態では、有害物質低減装置として、被制御空間からの排出風量を操作量ＭＶに応じて変化させることにより被制御空間における有害物質の数量を調節するヒュームフードを想定しており、ヒュームフードにおいては操作量ＭＶが増加すると排気風量が増加し、ＶＯＣが減少するという増減関係になるので、いわゆる正動作を採用する。ＰＩＤ演算部５が操作量ＭＶの変化分ΔＭＶを算出するＰＩＤ演算式は以下のようになる。
ΔＭＶ＝Ｋｐ［（ＰＶ_0−ＰＶ_1−ΔＳＰ_0）＋（ＰＶ_0−ＳＰ_0）ｄｔ／Ｔｉ
＋｛（ＰＶ_0−ＰＶ_1）−（ＰＶ_1−ＰＶ_2）
−（ΔＳＰ_0−ΔＳＰ_1）｝Ｔｄ／ｄｔ］ ・・・（３） Next, the PID calculation unit 5 calculates an operation amount MV from the set value SP, the control amount PV, and the change amount ΔSP of the set value SP (step S104). In the present embodiment, a speed type PID calculation for calculating the change ΔMV of the operation amount MV is employed. In the present embodiment, a fume hood that adjusts the quantity of harmful substances in the controlled space by changing the amount of air exhausted from the controlled space according to the manipulated variable MV is assumed as the harmful substance reducing device. In the fume hood, when the manipulated variable MV increases, the exhaust air volume increases and the VOC decreases, so that a so-called normal operation is adopted. The PID calculation formula for calculating the change ΔMV of the operation amount MV by the PID calculation unit 5 is as follows.
ΔMV = Kp [(PV_0−PV_1−ΔSP_0) + (PV_0−SP_0) dt / Ti
+ {(PV_0−PV_1) − (PV_1−PV_2)
− (ΔSP_0−ΔSP_1)} Td / dt] (3)

ΔＳＰ_1は最新よりも１制御周期前の制御周期において算出された設定値ＳＰの変化量、ＰＶ_0は最新の制御周期において入力された制御量ＰＶ、ＰＶ_1は最新よりも１制御周期前の制御周期において入力された制御量ＰＶ、ＰＶ_2は最新よりも２制御周期前の制御周期において入力された制御量ＰＶ、ΔＭＶは最新の制御周期において算出された操作量ＭＶの変化分、Ｋｐは所定の比例ゲイン、Ｔｉは所定の積分時間、Ｔｄは所定の微分時間、ｄｔは制御周期である。
そして、ＰＩＤ演算部５は、算出した変化分ΔＭＶから操作量ＭＶを次式により算出する。
ＭＶ_0＝ＭＶ_1＋ΔＭＶ ・・・（４） ΔSP_1 is the amount of change in the set value SP calculated in the control cycle one control cycle before the latest, PV_0 is the control amount PV input in the latest control cycle, and PV_1 is the control cycle one control cycle before the latest. The input control amounts PV and PV_2 are the control amounts PV and ΔMV input in the control cycle two control cycles before the latest, the change amount of the operation amount MV calculated in the latest control cycle, and Kp is a predetermined proportional gain. , Ti is a predetermined integration time, Td is a predetermined differential time, and dt is a control cycle.
Then, the PID calculation unit 5 calculates the operation amount MV from the calculated change ΔMV by the following equation.
MV_0 = MV_1 + ΔMV (4)

ＭＶ_0は最新の制御周期において算出された操作量ＭＶ、ＭＶ_1は最新よりも１制御周期前の制御周期において算出された操作量ＭＶである。以上で、ＰＩＤ演算部５の処理が終了する。   MV_0 is the operation amount MV calculated in the latest control cycle, and MV_1 is the operation amount MV calculated in the control cycle one control cycle before the latest control cycle. Above, the process of the PID calculating part 5 is complete | finished.

式（３）の第１項（ＰＶ_0−ＰＶ_1−ΔＳＰ_0）は制御が比例動作になることを示しており、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して上昇する場合はΔＳＰ_0＝０．０の比例先行型になる。また、式（３）の第３項｛（ＰＶ_0−ＰＶ_1）−（ＰＶ_1−ＰＶ_2）−（ΔＳＰ_0−ΔＳＰ_1）｝Ｔｄ／ｄｔは制御が微分動作になることを示しており、設定値ＳＰが上昇する場合はΔＳＰ_0−ΔＳＰ_1＝０．０の微分先行型になる。すなわち、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して上昇する場合、式（３）によって行われる全体の制御動作は比例微分先行型（Ｉ−ＰＤ制御）になる。   The first term (PV_0−PV_1−ΔSP_0) in the equation (3) indicates that the control becomes a proportional operation, and when the set value SP increases with respect to the value before one control cycle, ΔSP_0 = 0.0. It becomes a proportional preceding type. In addition, the third term {(PV_0−PV_1) − (PV_1−PV_2) − (ΔSP_0−ΔSP_1)} Td / dt in the expression (3) indicates that the control is a differential operation, and the set value SP increases. In this case, the differential leading type of ΔSP — 0−ΔSP — 1 = 0.0 is obtained. That is, when the set value SP rises with respect to the value before one control cycle, the entire control operation performed by the equation (3) becomes a proportional differential advance type (I-PD control).

上記のとおり、式（３）の第１項（ＰＶ_0−ＰＶ_1−ΔＳＰ_0）は制御が比例動作になることを示しており、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して下降する場合はΔＳＰ_0が加味される通常型になる。また、式（３）の第３項｛（ＰＶ_0−ＰＶ_1）−（ＰＶ_1−ＰＶ_2）−（ΔＳＰ_0−ΔＳＰ_1）｝Ｔｄ／ｄｔは制御が微分動作になることを示しており、設定値ＳＰが下降する場合はΔＳＰ_0−ΔＳＰ_1が加味される通常型になる。すなわち、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して下降する場合、式（３）によって行われる全体の制御動作は通常型（ＰＩＤ制御）になる。   As described above, the first term (PV_0−PV_1−ΔSP_0) in the equation (3) indicates that the control becomes a proportional operation, and when the set value SP decreases with respect to the value before one control cycle, ΔSP_0 It becomes a normal type with added. In addition, the third term {(PV_0−PV_1) − (PV_1−PV_2) − (ΔSP_0−ΔSP_1)} Td / dt in the expression (3) indicates that the control is a differential operation, and the set value SP decreases. In this case, it becomes a normal type in which ΔSP_0−ΔSP_1 is added. That is, when the set value SP decreases with respect to the value before one control cycle, the entire control operation performed by the equation (3) becomes a normal type (PID control).

操作量出力部７は、ＰＩＤ演算部５が算出した操作量ＭＶを図示しない有害物質低減装置に出力する（ステップＳ１０５）。本実施の形態では、有害物質低減装置としてヒュームフードを想定している。ヒュームフードは、操作量ＭＶが上昇すると排気風量を増加させるので、ヒュームフードが設置された研究室等の被制御空間におけるＶＯＣ等の有害物質の量が減少する。操作量ＭＶが下降するとヒュームフードの排気風量が減少することは言うまでもない。   The manipulated variable output unit 7 outputs the manipulated variable MV calculated by the PID calculating unit 5 to a harmful substance reducing device (not shown) (step S105). In this embodiment, a fume hood is assumed as the harmful substance reduction device. Since the fume hood increases the exhaust air volume when the manipulated variable MV increases, the amount of harmful substances such as VOC in the controlled space such as a laboratory where the fume hood is installed decreases. Needless to say, the exhaust air volume of the fume hood decreases as the manipulated variable MV decreases.

以上のようなステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理をオペレータ等の指令によって有害物質制御装置が停止するまで（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、制御周期ｄｔ毎に繰り返す。   The processes in steps S101 to S105 as described above are repeated every control cycle dt until the hazardous substance control device is stopped by an instruction from an operator or the like (YES in step S106).

図３に本実施の形態の典型的な制御動作の例を示す。図３から明らかなように、省エネルギーを優先して設定値ＳＰを上げると風量が低下するが、この際には設定値ＳＰの変更をＰＩＤ演算に反映させることなく、風量が緩やかに減少するように動作する。すなわち、風量を減少させるという危険側への動作は、慎重な制御動作になる。
一方、安全を優先して設定値ＳＰを下げると風量が上昇するが、この際には設定値ＳＰの変更をＰＩＤ演算に反映させるので、風量は急峻に増加する。すなわち、風量を増加させるという緊急性が要求され得る動作は、迅速な制御動作になる。 FIG. 3 shows an example of a typical control operation of the present embodiment. As apparent from FIG. 3, when the set value SP is increased with priority given to energy saving, the air volume decreases, but at this time, the change in the set value SP is not reflected in the PID calculation so that the air volume gradually decreases. To work. That is, the operation toward the danger side of reducing the air volume is a careful control operation.
On the other hand, when the set value SP is lowered with priority given to safety, the air volume increases. At this time, since the change of the set value SP is reflected in the PID calculation, the air volume increases sharply. That is, an operation that may require urgency to increase the air volume is a quick control operation.

以上のように、本実施の形態では、省エネルギー優先側への設定値変更の場合には慎重な制御動作になり、安全優先側への設定値変更の場合には迅速な制御動作になる。その結果、本実施の形態では、設定値ＳＰの変更時に本来あるべき適切な制御動作を、空調システムのユーザに意識させることなく実現することができ、ユーザにとっての利便性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, a careful control operation is performed when the set value is changed to the energy saving priority side, and a quick control operation is performed when the set value is changed to the safety priority side. As a result, in the present embodiment, an appropriate control operation that should be originally performed when the set value SP is changed can be realized without making the user of the air conditioning system aware of it, and convenience for the user can be improved. .

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応する別の実施の形態である。本実施の形態においても、有害物質制御装置の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１の符号を用いて説明する。本実施の形態の有害物質制御装置は、有害物質計測部１と、設定値入力部２と、制御量入力部３と、変化量処理部４と、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算部５と、操作量出力部７とから構成される。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is another embodiment corresponding to the first principle of the present invention. Also in the present embodiment, since the configuration of the hazardous substance control device is the same as that of the first embodiment, description will be made using the reference numerals in FIG. The hazardous substance control device of the present embodiment uses a harmful substance measurement unit 1, a set value input unit 2, a control amount input unit 3, a change amount processing unit 4, and a change amount ΔSP of the set value SP in a differential operation. A PID calculation unit 5 that calculates the operation amount MV by performing a PID calculation with reflection, and an operation amount output unit 7 are configured.

有害物質制御装置の処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図２を用いて本実施の形態の有害物質制御装置の動作を説明する。
有害物質計測部１は、被制御空間における例えば細菌などの微生物の数量（単位［個／ｍ3］）を計測する（図２ステップＳ１００）。
設定値ＳＰは、法令などの安全基準に則ってユーザが設定した、被制御空間における微生物の数量（単位［個／ｍ3］）の目標値を表している。この設定値ＳＰは、設定値入力部２を介して変化量処理部４とＰＩＤ演算部５に入力される（ステップＳ１０１）。 Since the process flow of the hazardous substance control apparatus is the same as that of the first embodiment, the operation of the hazardous substance control apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
The harmful substance measuring unit 1 measures the quantity (unit [units / m 3 ]) of microorganisms such as bacteria in the controlled space (step S100 in FIG. 2).
The set value SP represents a target value of the number of microorganisms (unit [units / m 3 ]) in the controlled space set by the user in accordance with safety standards such as laws and regulations. This set value SP is input to the change amount processing unit 4 and the PID calculation unit 5 via the set value input unit 2 (step S101).

有害物質計測部１で計測された微生物の数量（単位［個／ｍ3］）は、制御量ＰＶとして制御量入力部３を介してＰＩＤ演算部５に入力される（ステップＳ１０２）。
変化量処理部４は、設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出してＰＩＤ演算部５に送る（ステップＳ１０３）。この変化量処理部４の動作は第１の実施の形態で説明したとおりである。 The number of microorganisms (unit [units / m 3 ]) measured by the harmful substance measuring unit 1 is input to the PID calculation unit 5 through the control amount input unit 3 as the control amount PV (step S102).
Only when the set value SP decreases when the set value SP is changed, the change amount processing unit 4 calculates the change amount ΔSP of the set value SP and sends it to the PID calculating unit 5 (step S103). The operation of the change amount processing unit 4 is as described in the first embodiment.

次に、ＰＩＤ演算部５は、設定値ＳＰと制御量ＰＶと設定値ＳＰの変化量ΔＳＰとから操作量ＭＶを算出する（ステップＳ１０４）。本実施の形態では、操作量ＭＶを直接算出する位置型のＰＩＤ演算を採用する。また、本実施の形態では、有害物質低減装置として、被制御空間の換気風量を操作量ＭＶに応じて変化させることにより被制御空間における有害物質の数量を調節する換気装置を想定しており、換気装置においては操作量ＭＶが増加すると換気風量が増加し、微生物が減少するという増減関係になるので、いわゆる正動作を採用する。ＰＩＤ演算部５が操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算式は以下のようになる。
ＭＶ_0＝Ｋｐ［（ＰＶ_0−ＳＰ_0）＋Σ（ＰＶ_j−ＳＰ_j）ｄｔ／Ｔｉ
＋（ＰＶ_0−ＰＶ_1−ΔＳＰ_0）Ｔｄ／ｄｔ］ ・・・（５） Next, the PID calculation unit 5 calculates an operation amount MV from the set value SP, the control amount PV, and the change amount ΔSP of the set value SP (step S104). In the present embodiment, a position type PID calculation that directly calculates the operation amount MV is employed. Further, in the present embodiment, as a harmful substance reducing device, a ventilation device that adjusts the quantity of harmful substances in the controlled space by changing the ventilation air volume of the controlled space according to the operation amount MV is assumed. In the ventilator, when the operation amount MV increases, the ventilation air volume increases and the microorganisms decrease, so a so-called normal operation is adopted. The PID calculation formula for calculating the operation amount MV by the PID calculation unit 5 is as follows.
MV_0 = Kp [(PV_0−SP_0) + Σ (PV_j−SP_j) dt / Ti
+ (PV_0−PV_1−ΔSP_0) Td / dt] (5)

ＰＶ_0は最新の制御周期において入力された制御量ＰＶ、ＰＶ_1は最新よりも１制御周期前の制御周期において入力された制御量ＰＶ、ＰＶ_jは最新よりもｊ制御周期前の制御周期において入力された制御量ＰＶ、ＳＰ_jは最新よりもｊ制御周期前の制御周期において入力された設定値ＳＰ、ＭＶ_0は最新の制御周期において算出された操作量ＭＶ、Ｋｐは比例ゲイン、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時間、ｄｔは制御周期である。   PV_0 is the control amount PV input in the latest control cycle, PV_1 is the control amount PV input in the control cycle one control cycle before the latest, PV_j is input in the control cycle j control cycles before the latest The control amounts PV and SP_j are set values SP input in the control cycle before the latest control cycle j, MV_0 is the operation amount MV calculated in the latest control cycle, Kp is the proportional gain, Ti is the integration time, and Td is The differential time, dt, is a control cycle.

式（５）の第２項Σ（ＰＶ_j−ＳＰ_j）ｄｔ／Ｔｉは制御が積分動作になることを示しており、過去の偏差（ＰＶ_j−ＳＰ_j）の累積に基づく演算になることを示している。偏差の累積Σ（ＰＶ_j−ＳＰ_j）は、理論上は制御開始からの全ての累積として定義され、累積値として逐次更新するように演算すればよいが、実用的には１制御周期前（ｊ＝１）から、積分時間Ｔｉの４〜５倍程度の過去の時間に相当するＮ制御周期前（ｊ＝Ｎ）までの各偏差を加算すれば問題ない。
式（５）の第３項（ＰＶ_0−ＰＶ_1−ΔＳＰ_0）Ｔｄ／ｄｔは制御が微分動作になることを示しており、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して上昇する場合はΔＳＰ_0＝０．０の微分先行型になる。すなわち、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して上昇する場合、式（５）によって行われる全体の制御動作は微分先行型（ＰＩ−Ｄ制御）になる。 The second term Σ (PV_j−SP_j) dt / Ti in Equation (5) indicates that the control is an integral operation, and indicates that the calculation is based on the accumulation of past deviations (PV_j−SP_j). . The accumulation of deviations Σ (PV_j−SP_j) is theoretically defined as all accumulations from the start of control, and may be calculated so as to be sequentially updated as a cumulative value. There is no problem if each deviation from 1) to the previous N control period (j = N) corresponding to a past time of about 4 to 5 times the integration time Ti is added.
The third term (PV_0−PV_1−ΔSP_0) Td / dt in the equation (5) indicates that the control is a differential operation, and when the set value SP increases with respect to the value before one control cycle, ΔSP_0 = The differential leading type of 0.0. That is, when the set value SP increases with respect to the value before one control cycle, the entire control operation performed by the equation (5) becomes a differential leading type (PI-D control).

上記のとおり、式（３）の第３項（ＰＶ_0−ＰＶ_1−ΔＳＰ_0）Ｔｄ／ｄｔは制御が微分動作になることを示しており、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して下降する場合はΔＳＰ_0が加味される通常型になる。すなわち、設定値ＳＰが１制御周期前の値に対して下降する場合、式（５）によって行われる全体の制御動作は通常型（ＰＩＤ制御）になる。   As described above, the third term (PV_0−PV_1−ΔSP_0) Td / dt in the equation (3) indicates that the control is a differential operation, and the set value SP decreases with respect to the value one control cycle before. In this case, it becomes a normal type in which ΔSP_0 is added. That is, when the set value SP decreases with respect to the value before one control cycle, the entire control operation performed by the equation (5) becomes a normal type (PID control).

操作量出力部７は、ＰＩＤ演算部５が算出した操作量ＭＶを図示しない有害物質低減装置に出力する（ステップＳ１０５）。本実施の形態では、有害物質低減装置として換気装置を想定している。図７に示した空調システムあるいは特許文献１に開示された空調システムが、換気装置に相当する。図７に示した空調システムでは、操作量ＭＶが上昇すると、空調機によって冷却または加熱された給気の量を調節するダンパの開度が大きくなり、空気浄化フィルタで濾過する給気の量が増加するので、被制御空間における微生物の量が減少する。操作量ＭＶが下降すると風量が減少して微生物の量が増加することは言うまでもない。また、特許文献１に開示された空調システムでは、操作量ＭＶが上昇すると、紫外線照射装置を通過する換気の量が増加するので、被制御空間における微生物の量が減少する。   The manipulated variable output unit 7 outputs the manipulated variable MV calculated by the PID calculating unit 5 to a harmful substance reducing device (not shown) (step S105). In the present embodiment, a ventilator is assumed as the harmful substance reducing device. The air conditioning system shown in FIG. 7 or the air conditioning system disclosed in Patent Document 1 corresponds to a ventilation device. In the air conditioning system shown in FIG. 7, when the operation amount MV increases, the opening degree of the damper that adjusts the amount of air supplied cooled or heated by the air conditioner increases, and the amount of air supplied to be filtered by the air purification filter is increased. As it increases, the amount of microorganisms in the controlled space decreases. It goes without saying that when the manipulated variable MV is lowered, the air volume is decreased and the amount of microorganisms is increased. Moreover, in the air conditioning system disclosed in Patent Document 1, when the manipulated variable MV increases, the amount of ventilation that passes through the ultraviolet irradiation device increases, so the amount of microorganisms in the controlled space decreases.

以上のようなステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理をオペレータ等の指令によって有害物質制御装置が停止するまで（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、制御周期ｄｔ毎に繰り返す。
以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 The processes in steps S101 to S105 as described above are repeated every control cycle dt until the hazardous substance control device is stopped by an instruction from an operator or the like (YES in step S106).
As described above, in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係る有害物質制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応するものである。本実施の形態の有害物質制御装置は、有害物質計測部１と、設定値入力部２と、制御量入力部３と、ＰＩＤ演算部５と、操作量出力部７と、設定値ＳＰを決定する目安となる規定値ＶＳを取得する規定値入力部８と、予め規定された過去の特定期間内における制御履歴の中で、制御量ＰＶが最も上昇したときの規定値ＶＳと制御量ＰＶとの差である余裕度に応じて設定値ＳＰを更新する設定値更新部９とから構成される。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a hazardous substance control apparatus according to the third embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to Principle 2 of the invention described above. The hazardous substance control apparatus according to the present embodiment determines the harmful substance measurement unit 1, the set value input unit 2, the control amount input unit 3, the PID calculation unit 5, the manipulated variable output unit 7, and the set value SP. A specified value VS and a controlled variable PV when the controlled variable PV has risen the most in a control history within a specified period in the past specified in advance. The set value update unit 9 updates the set value SP in accordance with the margin that is the difference between the two.

有害物質計測部１１、設定値入力部２、制御量入力部３、変化量処理部４、ＰＩＤ演算部５および操作量出力部７については、第１の実施の形態と同じなので説明は省略する。
図５は規定値入力部８および設定値更新部９の動作を示すフローチャートである。規定値ＶＳは、ＰＩＤ制御が行なわれる被制御空間において、設定値ＳＰを決定する目安となるＶＯＣの数量（単位［μｇ／ｍ3］）を表している。この規定値ＶＳは、規定値入力部８を介して設定値更新部９に入力される（図５ステップＳ２００）。 The toxic substance measurement unit 11, the set value input unit 2, the control amount input unit 3, the change amount processing unit 4, the PID calculation unit 5, and the manipulated variable output unit 7 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. .
FIG. 5 is a flowchart showing the operations of the specified value input unit 8 and the set value update unit 9. The prescribed value VS represents the quantity of VOC (unit [μg / m 3 ]) that serves as a guideline for determining the set value SP in the controlled space where PID control is performed. The specified value VS is input to the set value update unit 9 via the specified value input unit 8 (step S200 in FIG. 5).

なお、設定値ＳＰはＰＩＤ制御により維持しようとする値であるが、ＰＩＤ制御で維持していても、ＶＯＣなどは実験室内の作業や人の出入りなどにより一時的にでも大きく乱れることは避けられない。すなわち、設定値ＳＰよりも実際のＶＯＣの数量が増加することは、当然のこととして想定される。ゆえに、増加を想定して増加したときに達する値を管理する必要があり、この管理値がＶＳに相当する。そして、現実的に発生する乱れによる増加を観察して、設定値ＳＰは規定値ＶＳよりも低い値に選ばれるべきであり、どの程度に低くするかということが、本実施の形態により自動的に決定される。   Note that the set value SP is a value that is to be maintained by PID control. However, even if the setting value SP is maintained by PID control, VOC and the like can be prevented from being greatly disturbed even temporarily due to work in the laboratory or the entry and exit of people. Absent. In other words, it is assumed that the actual number of VOCs increases beyond the set value SP. Therefore, it is necessary to manage a value that is reached when the number is increased assuming an increase, and this management value corresponds to VS. Then, by observing an increase due to a disturbance that occurs in reality, the set value SP should be selected to be lower than the specified value VS. To be determined.

設定値更新部９は、予め規定された過去の特定期間Ｔ（単位［ｈｏｕｒ］）内において、最も有害物質の量が上昇したときの制御量ＰＶ_mを抽出し、規定値ＶＳと制御量ＰＶ_mとの差である余裕度ｄＳに基づいて、予め設定されたタイミング毎（例えば上記特定期間Ｔと同じ時間間隔のタイミング毎）に設定値ＳＰを更新する（ステップＳ２０１）。
ｄＳ＝ＶＳ−ＰＶ_m ・・・（６）
ＳＰ_n＝ＳＰ_c＋αｄＳ ・・・（７） The set value update unit 9 extracts the control amount PV_m when the amount of the harmful substance has risen most in the past specified period T (unit [hour]), and the specified value VS and the control amount PV_m The set value SP is updated at every preset timing (for example, every timing at the same time interval as the specific period T) based on the margin dS that is the difference between the two (step S201).
dS = VS-PV_m (6)
SP_n = SP_c + αdS (7)

ＳＰ_cは更新前に設定されている設定値ＳＰ、ＳＰ_nは更新後の設定値ＳＰ、αは所定の安全係数（α≧０．０であり例えばα＝１．０）である。設定値更新部９は、式（６）により余裕度ｄＳを算出し、式（７）により新たな設定値ＳＰ_nを算出する。設定値更新部９が算出した設定値ＳＰ_nは、設定値入力部２を介して変化量処理部４とＰＩＤ演算部５に入力される。   SP_c is a set value SP set before update, SP_n is a set value SP after update, and α is a predetermined safety coefficient (α ≧ 0.0, for example α = 1.0). The set value update unit 9 calculates the margin dS using equation (6), and calculates a new set value SP_n using equation (7). The set value SP_n calculated by the set value update unit 9 is input to the change amount processing unit 4 and the PID calculation unit 5 via the set value input unit 2.

図６に本実施の形態の典型的な設定値更新動作の例を示す。規定値ＶＳは、安全性と省エネルギー性の要求バランスに応じて、オペレータにより適宜設定される。
制御量ＰＶ_mが規定値ＶＳを下回って余裕度ｄＳ＞０．０となる場合、すなわち安全性に余裕がある場合、設定値ＳＰは更新前よりも高い数値（省エネルギー優先側）に自動更新される。 FIG. 6 shows an example of a typical set value update operation of the present embodiment. The specified value VS is appropriately set by the operator according to the required balance between safety and energy saving.
When the control amount PV_m falls below the specified value VS and the margin dS> 0.0, that is, when there is a margin in safety, the set value SP is automatically updated to a higher value (energy saving priority side) than before the update. .

制御量ＰＶ_mが規定値ＶＳを上回って余裕度ｄＳ＜０．０となる場合、すなわち安全性に余裕がない場合、設定値ＳＰは更新前よりも低い数値（安全優先側）に自動更新される。また、制御量ＰＶ_mが規定値ＶＳと一致して余裕度ｄＳ＝０．０となる場合、設定値ＳＰは更新前と同じ数値のまま維持される。   When the control amount PV_m exceeds the specified value VS and the margin dS <0.0, that is, when there is no safety margin, the set value SP is automatically updated to a lower value (safety priority side) than before the update. . When the control amount PV_m coincides with the specified value VS and the margin dS = 0.0, the set value SP is maintained at the same value as before the update.

設定値ＳＰの自動更新時に、省エネルギー優先側に自動更新されるときに緩やかな動作になることを期待しているオペレータにとっては、第１の実施の形態で説明したとおり、風量が緩やかに減少する制御動作が保証される。一方、安全優先側に自動更新されるときに急峻な動作になることを期待しているオペレータにとっては、第１の実施の形態で説明したとおり、風量が急峻に増加する制御動作が保証される。このように、本実施の形態では、安全なＰＩＤ制御動作を行いながら、設定値ＳＰの自動更新を行うことができ、安全かつ省エネルギーを考慮した適切な設定値ＳＰを設定することができる。   When the set value SP is automatically updated, the air volume gradually decreases as described in the first embodiment for an operator who expects a gentle operation when the set value SP is automatically updated to the energy saving priority side. Control action is guaranteed. On the other hand, for an operator who expects a steep operation when automatically updated to the safety priority side, as described in the first embodiment, a control operation in which the air volume increases sharply is guaranteed. . As described above, in the present embodiment, the set value SP can be automatically updated while performing a safe PID control operation, and an appropriate set value SP can be set in consideration of safety and energy saving.

また、本実施の形態によれば、省エネルギー優先側に設定値変更したときに、制御量ＰＶのオーバーシュートが発生し難くなる。したがって、設定値ＳＰの自動更新が要因になって有害物質の量が最も上昇するというような、本末転倒な現象の発生を抑制することができる。   Further, according to the present embodiment, when the set value is changed to the energy saving priority side, the overshoot of the control amount PV hardly occurs. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon of falling over at the end such that the amount of harmful substances increases most due to the automatic update of the set value SP.

なお、本実施の形態では、第１の実施の形態に対して規定値入力部８および設定値更新部９を追加した構成を説明しているが、第２の実施の形態に追加してもよいことは言うまでもない。   In the present embodiment, a configuration in which the specified value input unit 8 and the set value update unit 9 are added to the first embodiment has been described, but the configuration may be added to the second embodiment. Needless to say, it is good.

第１〜第３の実施の形態で説明した有害物質制御装置は、ＣＰＵ、記憶装置及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。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。   The hazardous substance control devices described in the first to third embodiments can be realized by a computer having a CPU, a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processes described in the first to third embodiments in accordance with a program stored in the storage device.

本発明は、有害物質の数量をリアルタイムに計測して制御する技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a technique for measuring and controlling the quantity of harmful substances in real time.

１…有害物質計測部、２…設定値入力部、３…制御量入力部、４…変化量処理部、５…ＰＩＤ演算部、６…ＰＩＤ制御部、７…操作量出力部、８…規定値入力部、９…設定値更新部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Toxic substance measurement part, 2 ... Set value input part, 3 ... Control amount input part, 4 ... Change amount process part, 5 ... PID calculating part, 6 ... PID control part, 7 ... Manipulation amount output part, 8 ... Regulation Value input unit, 9... Set value update unit.

Claims (12)

被制御空間の有害物質の数量を制御量ＰＶの値として計測する有害物質計測手段と、
被制御空間における有害物質の数量の目標値を表す設定値ＳＰの変更時に、有害物質が増加する側への設定値変更の場合には微分先行型あるいは比例微分先行型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出し、有害物質が減少する側への設定値変更の場合には通常型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出するＰＩＤ制御手段と、
操作量ＭＶに応じて被制御空間から排出する空気の風量あるいは被制御空間へ供給する空気の風量を変化させて被制御空間における有害物質の数量を調節する有害物質低減装置に対して、前記ＰＩＤ制御手段が算出した操作量ＭＶを出力する操作量出力手段とを備えることを特徴とする有害物質制御装置。 A hazardous substance measuring means for measuring the quantity of harmful substances in the controlled space as a value of the control amount PV;
When the set value SP representing the target value of the quantity of harmful substances in the controlled space is changed, the set value SP is changed by the differential leading type or proportional differential leading type PID calculation in the case of changing the set value to the side where the harmful substances increase. PID for calculating the manipulated variable MV from the set value SP and the controlled variable PV by a normal type PID calculation when the manipulated variable MV is calculated from the control value PV and the control value PV Control means;
For the hazardous substance reducing apparatus that adjusts the quantity of harmful substances in the controlled space by changing the air volume discharged from the controlled space or the air volume supplied to the controlled space according to the operation amount MV, the PID A hazardous substance control device comprising: an operation amount output means for outputting an operation amount MV calculated by the control means. 請求項１記載の有害物質制御装置において、
前記ＰＩＤ制御手段は、
設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理手段と、
設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを比例動作と微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算手段とから構成されることを特徴とする有害物質制御装置。 The hazardous substance control device according to claim 1,
The PID control means includes
Change amount processing means for calculating a change amount ΔSP of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed;
A hazardous substance control device comprising: PID calculation means for calculating a manipulated variable MV by performing a PID calculation by reflecting a change amount ΔSP of a set value SP in a proportional action and a differential action. 請求項１記載の有害物質制御装置において、
前記ＰＩＤ制御手段は、
設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理手段と、
設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算手段とから構成されることを特徴とする有害物質制御装置。 The hazardous substance control device according to claim 1,
The PID control means includes
Change amount processing means for calculating a change amount ΔSP of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed;
A hazardous substance control device comprising: PID calculation means for calculating a manipulated variable MV by performing a PID calculation by reflecting a change amount ΔSP of the set value SP in a differential operation. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有害物質制御装置において、
さらに、設定値ＳＰを決定する目安となる所定の有害物質の数量を規定値ＶＳとしたとき、予め規定された過去の特定期間内における制御履歴の中で、制御量ＰＶが最も上昇したときの前記規定値ＶＳと制御量ＰＶとの差である余裕度に応じて設定値ＳＰを更新する設定値更新手段を備えることを特徴とする有害物質制御装置。 The hazardous substance control device according to any one of claims 1 to 3,
Furthermore, when the quantity of a predetermined hazardous substance that serves as a guideline for determining the set value SP is the specified value VS, the control amount PV is the highest in the control history in the past specified period. A hazardous substance control device comprising: a set value updating means for updating the set value SP according to a margin that is a difference between the specified value VS and the control amount PV. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有害物質制御装置において、
前記有害物質計測手段は、微生物数計測装置であることを特徴とする有害物質制御装置。 The hazardous substance control device according to any one of claims 1 to 4,
The hazardous substance control device is characterized in that the harmful substance measuring means is a microorganism count measuring device. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有害物質制御装置において、
前記有害物質計測手段は、揮発性有機化合物計測装置であることを特徴とする有害物質制御装置。 The hazardous substance control device according to any one of claims 1 to 4,
The harmful substance control device is a volatile organic compound measuring device. 有害物質計測手段により被制御空間の有害物質の数量を制御量ＰＶの値として計測する有害物質計測ステップと、
被制御空間における有害物質の数量の目標値を表す設定値ＳＰの変更時に、有害物質が増加する側への設定値変更の場合には微分先行型あるいは比例微分先行型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出し、有害物質が減少する側への設定値変更の場合には通常型のＰＩＤ演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶとから操作量ＭＶを算出するＰＩＤ制御ステップと、
操作量ＭＶに応じて被制御空間から排出する空気の風量あるいは被制御空間へ供給する空気の風量を変化させて被制御空間における有害物質の数量を調節する有害物質低減装置に対して、前記ＰＩＤ制御ステップで算出した操作量ＭＶを出力する操作量出力ステップとを備えることを特徴とする有害物質制御方法。 A hazardous substance measuring step of measuring the quantity of harmful substances in the controlled space as a value of the control amount PV by the hazardous substance measuring means;
When the set value SP representing the target value of the quantity of harmful substances in the controlled space is changed, the set value SP is changed by the differential leading type or proportional differential leading type PID calculation in the case of changing the set value to the side where the harmful substances increase. PID for calculating the manipulated variable MV from the set value SP and the controlled variable PV by a normal type PID calculation when the manipulated variable MV is calculated from the control value PV and the control value PV Control steps;
For the hazardous substance reducing apparatus that adjusts the quantity of harmful substances in the controlled space by changing the air volume discharged from the controlled space or the air volume supplied to the controlled space according to the operation amount MV, the PID And a manipulated variable output step for outputting the manipulated variable MV calculated in the control step. 請求項７記載の有害物質制御方法において、
前記ＰＩＤ制御ステップは、
設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理ステップと、
設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを比例動作と微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算ステップとからなることを特徴とする有害物質制御方法。 The hazardous substance control method according to claim 7,
The PID control step includes
A change amount processing step for calculating a change amount ΔSP of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed;
A hazardous substance control method comprising: a PID calculation step of calculating a manipulated variable MV by performing a PID calculation by reflecting a change amount ΔSP of a set value SP in a proportional action and a differential action. 請求項７記載の有害物質制御方法において、
前記ＰＩＤ制御ステップは、
設定値ＳＰの変更時に設定値ＳＰが下降する場合にのみ、設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを算出する変化量処理ステップと、
設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを微分動作に反映させてＰＩＤ演算を行ない、操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算ステップとからなることを特徴とする有害物質制御方法。 The hazardous substance control method according to claim 7,
The PID control step includes
A change amount processing step for calculating a change amount ΔSP of the set value SP only when the set value SP decreases when the set value SP is changed;
A harmful substance control method comprising: a PID calculation step of calculating a manipulated variable MV by performing a PID calculation by reflecting a change amount ΔSP of a set value SP in a differential operation. 請求項７乃至９のいずれか１項に記載の有害物質制御方法において、
さらに、設定値ＳＰを決定する目安となる所定の有害物質の数量を規定値ＶＳとしたとき、予め規定された過去の特定期間内における制御履歴の中で、制御量ＰＶが最も上昇したときの前記規定値ＶＳと制御量ＰＶとの差である余裕度に応じて設定値ＳＰを更新する設定値更新ステップを備えることを特徴とする有害物質制御方法。 The hazardous substance control method according to any one of claims 7 to 9,
Furthermore, when the quantity of a predetermined hazardous substance that serves as a guideline for determining the set value SP is the specified value VS, the control amount PV is the highest in the control history in the past specified period. A hazardous substance control method comprising a set value update step of updating the set value SP in accordance with a margin that is a difference between the specified value VS and the control amount PV. 請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の有害物質制御方法において、
前記有害物質計測手段は、微生物数計測装置であることを特徴とする有害物質制御方法。 The hazardous substance control method according to any one of claims 7 to 10,
The hazardous substance control method is characterized in that the harmful substance measuring means is a microorganism count measuring device. 請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の有害物質制御方法において、
前記有害物質計測手段は、揮発性有機化合物計測装置であることを特徴とする有害物質制御方法。 The hazardous substance control method according to any one of claims 7 to 10,
The hazardous substance control method, wherein the hazardous substance measuring means is a volatile organic compound measuring apparatus.
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