JP3410083B2 - 空調制御方法および空調制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調制御方法および
空調制御システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１に示す原子力発電所による使用済燃
料の再処理施設１では、複数の工程を経て放射性廃棄物
を再処理している。その際、各工程を独立した室内（Ｃ
１〜Ｃ４エリア）で行うとともに、放射能汚染物質の外
部への漏洩を防止するため、各室内の圧力を大気圧より
低く設定している。なお、高レベルの放射性廃棄物を取
り扱う前工程の室内では、大気との差圧を大きく設定し
ている。

【０００３】各室内の差圧を所定値に維持する方式とし
て、排気風量制御方式および差圧制御方式が考えられ
る。風量制御方式は、各室内における差圧を設定範囲内
に維持しうる所定の排気風量を求めて、各室内の排気風
量を所定値とすべく、排気風量調整ダンパ３４の開度制
御を行うものである。差圧制御方式は、各室内の差圧を
設定範囲内とすべく、排気風量調整ダンパ３４の開度制
御を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】排気風量制御方式で
は、各室内の差圧を検知しないので、排気風量を所定値
としても差圧が設定範囲内とはならない場合があるとい
う問題がある。なぜなら、所定の排気風量は常温の空気
を前提にして計算しているので、空気の温度が大きく変
化した場合には、排気風量を所定値としても差圧が設定
範囲から大きく外れることになるからである。

【０００５】一方、差圧制御方式では、狭い室内での差
圧を検知するので、安定した制御ができないという問題
がある。例えば、室の扉を開いただけで差圧は急激に変
化してしまう。また、各室を別個に制御する場合には、
各室毎にセンサを設ける必要があり、多大なコストがか
かるという問題がある。本発明は上記問題点に着目し、
複数の室内の差圧を設定範囲内に維持する空調制御を、
安定的に行いうる空調制御方法およびそのシステムの提
供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る空調制御方法は、複数の室内における
大気との差圧を設定範囲内に維持するための空調制御方
法であって、前記各室内における差圧を設定範囲内に維
持すべく所定の給気風量により前記各室内への給気を行
うとともに所定の排気風量により前記各室内からの排気
を行い、前記複数の室をグループ化したゾーン単位で排
気風量を検知し、その排気風量を前記ゾーン単位での所
定値とすべく前記排気風量の調整を行い、前記ゾーン内
の特定室内における差圧を検知し、その差圧が設定範囲
外となった場合には、前記差圧を設定範囲内とすべく前
記ゾーン単位で前記排気風量の調整を行う構成とした。

【０００７】ゾーン単位で排気風量制御を行うことによ
り、一個の室について発生した一時的な差圧変動原因の
影響を受けることがない。従って、安定した制御を実現
することができる。一方、全室に影響を及ぼす差圧変動
原因が発生した場合や、一個の室で発生した差圧変動原
因の影響が極端に大きい場合には、これらによる差圧変
動を無視することはできない。そこで、ゾーン内の一室
につき差圧制御を行うことにより、直接的に当該室の差
圧を設定範囲内に復帰させることができる。従って、差
圧を設定範囲内に維持することができる。

【０００８】また、前記各室内における差圧の設定範囲
が、それぞれ異なる構成とした。本発明では、各室内に
おける差圧を設定範囲内に維持すべく所定の排気風量に
より各室内の排気を行う構成としているので、各室内に
おける差圧の設定範囲がそれぞれ異なる場合でも、各室
内の差圧を設定範囲内に維持する空調制御を、安定的に
行うことができる。

【０００９】一方、本発明に係る空調制御システムは、
複数の室内における大気との差圧を設定範囲内に維持す
るための空調制御システムであって、前記各室内におけ
る差圧を設定範囲内に維持すべく所定の給気風量により
前記各室内への給気を行う給気手段と所定の排気風量に
より前記各室内からの排気を行う排気手段と、前記複数
の室をグループ化したゾーン単位で排気風量を検知する
排気風量検知手段と、前記ゾーン内の特定室内における
差圧を検知する差圧検知手段と、前記ゾーン単位で排気
風量を調整する排気風量調整ダンパと、前記排気風量検
知手段が検知した前記排気風量を前記ゾーン単位での所
定値とすべく前記排気風量調整ダンパの開度制御を行
い、前記差圧検知手段が検知した差圧が設定範囲外とな
った場合には前記差圧を設定範囲内とすべく前記排気風
量調整ダンパの開度制御を行う制御部とを有する構成と
した。これにより、各室内の差圧を設定範囲内に維持す
る空調制御を、安定的に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る空調制御方法および
そのシステムの好ましい実施の形態を、添付図面にした
がって詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明
の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。図１に実施形態に係る空調制御シス
テムの説明図を示す。実施形態に係る空調システムは、
複数の室（Ｃ１〜Ｃ４エリア）内における大気との差圧
を設定範囲内に維持するための空調制御システムであっ
て、複数の室内における差圧を設定範囲内に維持すべ
く、所定の給気風量により前記各室内への給気を行う給
気手段（１１〜１８）と、所定の排気風量により各室内
からの排気を行う排気手段（２４〜３５）と、複数の室
をグループ化したゾーン単位で排気風量を検知する排気
風量検知手段３０と、ゾーン内の特定室（Ｃ３エリア）
内における差圧を検知する差圧検知手段２０と、ゾーン
単位で排気風量を調整する排気風量調整ダンパ３４と、
排気風量検知手段３０が検知した排気風量をゾーン単位
での所定値とすべく排気風量調整ダンパ３４の開度制御
を行い、差圧検知手段２０が検知した差圧が設定範囲外
となった場合には差圧を設定範囲内とすべく排気風量調
整ダンパ３４の開度制御を行う制御部４０とを有するも
のである。

【００１１】図１に示す再処理施設の建物は、Ｃ１ない
しＣ４エリアの各室を有する。なおＣ４エリアは３個の
小室に分かれている。各室における大気圧からの差圧の
設定範囲は、Ｃ１エリアが０〜−６０Ｐａ、Ｃ２エリア
が−８０〜−１００Ｐａ、Ｃ３エリアが−１２０〜−１
４０Ｐａ、並びにＣ４エリアの１室は−２５０〜−４０
０Ｐａ、および他の２室は−２２０〜−３００Ｐａとな
っている。なお、Ｃ１ないしＣ３エリアの各室をグルー
プ化して第１ゾーンとし、Ｃ４エリアの各室をグループ
化して第２ゾーンとし、ゾーン単位で空調制御を行う。
以下には第１ゾーンについて説明するが、第２ゾーンに
ついても同様である。

【００１２】各室内の差圧を設定範囲内に維持するた
め、給気手段および排気手段を設ける。まず給気手段に
ついて説明する。給気手段として、まず外気取り入れ口
１１、給気フィルタ１２および送風機１３を順次設け
る。また送風機１３の吐き出し口は、閉止ダンパ１４を
介して給気配管１５に接続する。さらに給気配管１５を
必要に応じて分岐し、各室の給気口１６，１７，１８に
接続する。

【００１３】次に排気手段について説明する。排気手段
として、まず各室に同口径の排気口２６，２７，２８を
設け、必要に応じて排気ファン２４，２５を併設する。
また各排気口２６，２７，２８に接続した排気配管３１
は、ゾーン毎に１本に合流させる。さらに１本化した排
気配管３１の下流側には、排気フィルタ３２、排気風量
調整ダンパ３４、排風機３３および主排気筒３５を順次
設けて、施設外への排気を可能とする。なお後述するよ
うに、排気風量調整ダンパ３４の開度制御により、排気
風量制御および差圧制御を行う。

【００１４】そして、各室の排気手段を運転した場合の
排気風量を所定の排気風量として、密閉状態の各室内の
差圧を設定範囲内に維持しうる所定の給気風量を、計算
等により求める。そして求めた所定の給気風量により給
気を行いうるように、各室内の給気口１６，１７，１８
の口径を設定する。なお、排気風量調整ダンパの開度
は、開閉両方向に開度調整の余地を残すため、中央値
（開度５０％）に固定して上記設定を行うのが好まし
い。

【００１５】一方、ゾーン毎に１本化した排気配管３１
の排気風量を検知するため、排気風量検知手段３０を設
ける。また、ゾーン内の特定室（Ｃ３エリア）内の差圧
を検知するため、差圧検知手段２０を設ける。差圧検知
手段２０は、施設外およびＣ３エリア内にそれぞれ設置
した圧力センサ２１，２２の計測値から、差圧を計算可
能に形成する。なおゾーン内の特定室として、ゾーン内
の各室の中で最も差圧変動が大きく、またその頻度が多
いと考えられる室を特定する。

【００１６】また、排気風量調整ダンパの開度制御を行
う制御部４０を設ける。図２に制御部４０の説明図を示
す。制御部４０は、排気風量検知手段３０および差圧検
知手段２０から検知信号を入力可能とすべく接続すると
ともに、排気風量調整ダンパ３４に対し開度制御信号を
出力可能とすべく接続する。

【００１７】制御部４０内には、排気風量検知手段３０
から排気風量検知信号の入力を受けて、排気風量を所定
値とすべく排気風量調整ダンパ３４の開度制御信号を出
力する、排気風量制御部４２を形成する。また、差圧検
知手段２０から差圧検知信号の入力を受けて、差圧を設
定範囲内とすべく排気風量調整ダンパ３４の開度制御信
号を出力する、差圧制御部を形成する。差圧制御部は、
検知した差圧が設定範囲の下限以下である場合に、差圧
を設定範囲の下限値とすべく制御を行う下側差圧制御部
４４と、検知した差圧が許容範囲の上限以上である場合
に、差圧を設定範囲の上限値とすべく制御を行う上側差
圧制御部４６とで構成する。

【００１８】さらに、検知した差圧が設定範囲の下限以
下であった場合に、制御信号を排気風量制御部４２から
下側差圧制御部４４に切り替える、ハイセレクタ５４を
設ける。また、検知した差圧が設定範囲の上限以上であ
った場合に、制御信号をハイセレクタ５４から上側差圧
制御部４６に切り替える、ローセレクタ５６を設ける。

【００１９】加えて、空調制御システムの起動直後の一
定時間につき、排気風量調整ダンパを一定の開度に保持
して、迅速に各室の差圧を設定範囲内とする、初期開度
信号出力部５９を設ける。また、一定時間経過後には制
御信号の出所を初期開度信号出力部５９からローセレク
タ５６に切り替える、起動時セレクタ５８を設ける。

【００２０】上記のように構成した空調制御システムを
使用して、複数の室内における差圧を設定範囲内に維持
する空調制御方法について、以下に説明する。図３に実
施形態に係る空調制御方法のフローチャートを示す。

【００２１】最初に、制御部４０を起動する。起動直後
の一定時間は起動時セレクタ５８が初期開度信号出力部
５９側を選択するので、制御部４０は排気風量調整ダン
パの開度を初期値に保持する信号を出力する（ステップ
８２）。なお、排気風量調整ダンパの開度の初期値およ
びその初期値に保持する一定時間の決定方法は、一定時
間経過後に各室内の差圧が設定範囲内となるような排気
風量を計算により求め、かかる排気風量を実現可能な開
度を初期値に決定する。次に、給気手段および排気手段
を起動する。具体的には、送風機１３、排風機２３およ
び排気ファン２４，２５を運転する。その際の各室は扉
を閉じて密閉しておく。そして一定時間の経過により、
各室内の差圧が設定範囲内に維持される。

【００２２】起動後の一定時間が経過すると（ステップ
８４）、起動時セレクタ５８はローセレクタ５６からの
制御信号を選択し、制御部４０は制御信号の出力を行
う。まず差圧検知手段２０がＣ３エリアの差圧を検知す
る（ステップ８６）。具体的には、圧力センサ２１が検
知した施設外の圧力と、圧力センサ２２が検知したＣ３
エリア内の圧力とから、計算により差圧を検知する。次
にハイセレクタ５４は、検知したＣ３エリアの差圧が、
設定範囲の下限値（−１４０Ｐａ）以上であるか判断す
る（ステップ８８）。下限値以上であれば、ハイセレク
タ５４は排気風量制御部４２からの制御信号を選択す
る。次に、検知したＣ３エリアの差圧が設定範囲の上限
値（−１２０Ｐａ）以下であるか判断する（ステップ９
０）。上限値以下であれば、ローセレクタ５６はハイセ
レクタ５４からの制御信号を選択する。これにより、排
気風量制御信号の出力が可能となり、排気風量制御部４
２による排気風量制御が可能となる。なお、設定範囲よ
り広い許容範囲を定めて、ステップ８８およびステップ
９０の判断を行ってもよい。差圧の許容範囲は、例えば
−１１０〜−１７０Ｐａとする。

【００２３】排気風量制御では、まず排気風量検知手段
３０が、ゾーン毎に一本化された排気配管３１における
排気風量を検知する（ステップ９２）。次に排気風量制
御部４２は、Ｃ１〜Ｃ３エリアの排気風量の所定値を合
計したものをゾーン単位での所定値として、検知した排
気風量がゾーン単位での所定値に一致するようにＰＩＤ
制御を行う（ステップ９４）。なお、制御動作にＰＩＤ
制御動作（比例積分微分動作）を採用することにより、
迅速に排気風量を所定値と一致させることができる。

【００２４】一方、ステップ８８において、検知したＣ
３エリア内の差圧が設定範囲の下限値（−１４０Ｐａ）
以下である場合には、ハイセレクタ５４が下側差圧制御
部４４からの制御信号を選択する。なお、ローセレクタ
５６はハイセレクタ５４からの制御信号を選択するの
で、これにより下側差圧制御信号の出力が可能となり、
下側差圧制御部４４による下側差圧制御が可能となる。
下側差圧制御では、ステップ８６で検知したＣ３エリア
の差圧が、設定範囲の下限値（−１４０Ｐａ）に一致す
るようにＰＩＤ制御を行う（ステップ９４）。なお、差
圧が設定範囲の下限値以上となった時点で、排気風量制
御に復帰する（ステップ８８以下）。

【００２５】また、ステップ９０において、検知したＣ
３エリア内の差圧が設定範囲の上限値（−１２０Ｐａ）
以上である場合には、ローセレクタ５６が上側差圧制御
部４６からの制御信号を選択する。これにより上側差圧
制御信号の出力が可能となり、上側差圧制御部４６によ
る上側差圧制御が可能となる。上側差圧制御では、ステ
ップ８６で検知したＣ３エリアの差圧が、設定範囲の上
限値（−１２０Ｐａ）に一致するようにＰＩＤ制御を行
う（ステップ９８）。なお、差圧が設定範囲の上限値以
下となった時点で、排気風量制御に復帰する（ステップ
９０）。

【００２６】図４に、上側差圧制御による差圧変化の例
を示す。当初は排気風量制御が行われ、差圧が−１２０
Ｐａ以上となった時点で上側差圧制御に切り替わり、そ
の後−１２０Ｐａ以下となった時点で再び排気風量制御
に復帰している。なお、制御動作にＰＩＤ制御動作（比
例積分微分動作）を採用することにより、迅速に排気風
量を目標値と一致させることができる点は、風量一定制
御の場合と同様である。

【００２７】上記のように構成した本実施形態に係る空
調制御システムを、上記の方法に従って使用することに
より、複数の室内の差圧を設定範囲内に維持することが
できる。この点、従来の差圧制御方式では、狭い室内で
の差圧を制御対象とするので、安定した制御ができない
場合がある。例えば、室の扉を開いただけで差圧は大き
く変化してしまう。また従来の排気風量制御では、各室
内の差圧を制御対象としないので、排気風量を所定値と
しても差圧が設定範囲内とはならない場合がある。例え
ば、排気風量の所定値は常温の空気を前提にしているの
で、空気の温度が大きく変化した場合には、排気風量を
所定値としても差圧が設定範囲から大きく外れることに
なる。

【００２８】しかし、本実施形態に係る空調制御方法
は、複数の室をグループ化したゾーン単位で排気風量制
御を行うとともに、ゾーン内の特定室内の差圧が設定範
囲を外れた場合にのみ差圧制御を行う構成とした。

【００２９】室の扉の開閉や室内機器による温度上昇な
どの一時的な差圧変動原因が、一個の室について発生し
た場合には、当該室の差圧は変動原因の消滅により短時
間で設定範囲内に復帰する。そこで、ゾーン単位で排気
風量制御を行えば、かかる差圧変動の影響を受けること
がない。従って、安定した制御を実現することができ
る。一方、大気温度の上昇など全室に影響を及ぼす差圧
変動原因が発生した場合や、一個の室で発生した差圧変
動原因の影響が極端に大きい場合には、これらによる差
圧変動を無視することはできない。そこで、ゾーン内の
一室につき差圧制御を行うことにより、直接的に当該室
の差圧を設定範囲内に復帰させることができる。従っ
て、差圧を設定範囲に維持することができる。

【００３０】また上記構成とすることにより、ゾーン単
位で排気風量検知手段を設置し、またゾーン内の特定の
一室について差圧検知手段を設置すれば足り、これらを
各室毎に設置する必要がない。従って、設置コストを低
減することができる。

【００３１】また本実施形態に係る空調制御方法は、各
室内における差圧を設定範囲内に維持すべく所定の排気
風量により各室内の排気を行う構成とした。よって、各
室内の差圧を任意に設定することが可能となり、また各
室内の差圧を多段階かつ小間隔で設定することも可能と
なる。これにより、様々な放射性廃棄物の再処理工程に
対応した空調制御を行うことができる。

【００３２】また本実施形態に係る空調制御方法は、空
調制御システム起動後の一定時間は、排気風量調整ダン
パの開度を初期値に保持する構成とした。これにより、
起動直後の不安定な状態を短時間で解消して、差圧を設
定範囲内とすることができる。よって、試運転時の調整
が不要となり、コストを削減することができる。

【００３３】

【発明の効果】複数の室内における大気との差圧を設定
範囲内に維持するための空調制御方法であって、前記各
室内における差圧を設定範囲内に維持すべく所定の給気
風量により前記各室内への給気を行うとともに所定の排
気風量により前記各室内からの排気を行い、前記複数の
室をグループ化したゾーン単位で排気風量を検知し、そ
の排気風量を前記ゾーン単位での所定値とすべく前記排
気風量の調整を行い、前記ゾーン内の特定室内における
差圧を検知し、その差圧が設定範囲外となった場合に
は、前記差圧を設定範囲内とすべく前記ゾーン単位で前
記排気風量の調整を行う構成としたので、複数の室内の
差圧を設定範囲内に維持する空調制御を、安定的に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る空調制御システムの説明図であ
る。

【図２】制御部の説明図である。

【図３】実施形態に係る空調制御方法のフローチャート
である。

【図４】上側差圧制御による差圧変化の例である。

【符号の説明】

１１………外気取り入れ口、１２………給気フィルタ、
１３………送風機、１４………閉止ダンパ、１５………
給気配管、１６，１７，１８………給気口、２０………
差圧検知手段、２１，２２………圧力センサ、２４，２
５………排気ファン、２６，２７，２８………排気口、
３０………排気風量検知手段、３１………排気配管、３
２………排気フィルタ、３３………排風機、３４………
排気風量調整ダンパ、３５………主排気筒、４０………
制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−50321（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/04 F24F 7/007 F24F 11/02 102

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の室内における大気との差圧を設定
   範囲内に維持するための空調制御方法であって、 前記各室内における差圧を設定範囲内に維持すべく、所
   定の給気風量により前記各室内への給気を行うととも
   に、所定の排気風量により前記各室内からの排気を行
   い、 前記複数の室をグループ化したゾーン単位で排気風量を
   検知し、その排気風量を前記ゾーン単位での所定値とす
   べく前記排気風量の調整を行い、 前記ゾーン内の特定室内における差圧を検知し、その差
   圧が設定範囲外となった場合には、前記差圧を設定範囲
   内とすべく前記ゾーン単位で前記排気風量の調整を行う
   ことを特徴とする空調制御方法。
2. 【請求項２】 前記各室内における差圧の設定範囲が、
   それぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の空調
   制御方法。
3. 【請求項３】 複数の室内における大気との差圧を設定
   範囲内に維持するための空調制御システムであって、 前記各室内における差圧を設定範囲内に維持すべく、所
   定の給気風量により前記各室内への給気を行う給気手段
   と、所定の排気風量により前記各室内からの排気を行う
   排気手段と、 前記複数の室をグループ化したゾーン単位で排気風量を
   検知する排気風量検知手段と、 前記ゾーン内の特定室内における差圧を検知する差圧検
   知手段と、 前記ゾーン単位で排気風量を調整する排気風量調整ダン
   パと、 前記排気風量検知手段が検知した前記排気風量を前記ゾ
   ーン単位での所定値とすべく前記排気風量調整ダンパの
   開度制御を行い、前記差圧検知手段が検知した差圧が設
   定範囲外となった場合には前記差圧を設定範囲内とすべ
   く前記排気風量調整ダンパの開度制御を行う制御部と、 を有することを特徴とする空調制御システム。