JP7363001B2 - 室圧制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、室圧制御装置及びプログラムに関する。

下記特許文献１には、対象室に対する給気路又は排気路などの換気用風路に配置される換気用チャンバが記載されている。この換気用チャンバでは、屋外通気口がチャンバ周方向の全周にわたる環状配置とされている。また、屋外通気口の全体に対して屋外風圧低減用の通気性抵抗部材が配設されている。これにより、チャンバ内部に及ぶ屋外風圧が屋外風の風向変化によって変化することを抑制している。この結果、対象室の室圧が安定的かつ精度良く設定室圧に調整維持される。

特開２００８－４５８６４号公報

上記特許文献１の通気性抵抗部材はパンチング板で形成されており、動力を必要としない所謂パッシブ制御部材である。このため、例えば屋外の突風などの外乱が給気路を介して対象室の室圧に影響を与える場合、この影響を低減する効果は限定的である。

本発明は、上記事実を考慮して、外乱による室圧の変動を効果的に抑制できる室圧制御装置を提供することを目的とする。

請求項１の室圧制御装置は、室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統、及び前記室から空気を排出する排気系統の少なくとも一方に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部と、前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給する供給部と、前記検出部による検出結果に対応する前記室の室圧予測値をデータベースから読み出して、前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることを予測する予測部と、前記予測部によって前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることが予測された場合、前記供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、を備えている。

請求項１に記載の室圧制御装置では、検出部によって、室の給気系統及び排気系統の少なくとも一方の、圧力及び風量の少なくとも一方が検出される。また、検出部によって検出された検出結果に基づいて、予測部が、室の内部の圧力が所定閾値を下回ることを予測する。そして、室の内部の圧力が所定閾値を下回ることが予測された場合、供給部が、室の内部に所定量の圧縮空気を供給する。これにより、給気系統又は排気系統の空気に乱れが生じても、この乱れによる室の内部の圧力変動が抑制される。すなわち、外乱による室圧の変動を効果的に抑制できる。

請求項２の室圧制御装置は、請求項１に記載の室圧制御装置において、前記予測部は、前記室の内部の圧力が前記所定閾値を下回る場合の減圧量を更に予測し、前記所定量は、前記予測部によって予測された前記減圧量に相当する量である。

請求項２に記載の室圧制御装置は、室の内部の圧力が所定閾値より下回る場合、その減圧量を予測して、当該減圧量に相当する量の圧縮空気を室の内部に供給する。これにより、圧縮空気の供給量に過不足が生じることを抑制できる。したがって、外乱による室圧の変動の抑制効果を高められる。

請求項３の室圧制御装置は、請求項１又は請求項２に記載の室圧制御装置において、前記予測部は、前記室の内部の圧力が前記所定閾値を下回るタイミングを更に予測し、前記制御部は、前記供給部に対して、前記予測部によって予測されたタイミングで前記圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う。

請求項３に記載の室圧制御装置は、室の内部の圧力が所定閾値より下回る場合、そのタイミングを予測して、当該予測されたタイミングで圧縮空気を室の内部に供給する。これにより、室の内部の圧力が所定閾値より下回る「前」や所定閾値より下回った「後」に圧縮空気が供給されることが抑制される。したがって、外乱による室圧の変動の抑制効果を高められる。
請求項４の室圧制御装置は、請求項１～３の何れか１項に記載の室圧制御装置において、前記所定閾値は、前記室と隣接する室に対して正圧の状態が維持される値である。

請求項５のプログラムは、コンピュータを、室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統、及び前記室から空気を排出する排気系統の少なくとも一方に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部による検出結果に対応する前記室の室圧予測値をデータベースから読み出して、前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることを予測する予測部と、前記予測部によって前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることが予測された場合、前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給可能とされた供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部、として機能させる。

請求項５に記載のプログラムでは、検出部によって、室の給気系統及び排気系統の少なくとも一方の、圧力及び風量の少なくとも一方が検出される。また、検出部によって検出された検出結果に基づいて、予測部が、室の内部の圧力が所定閾値を下回ることを予測する。そして、室の内部の圧力が所定閾値を下回ることが予測された場合、供給部が、室の内部に所定量の圧縮空気を供給する。これにより、給気系統又は排気系統の空気に乱れが生じても、この乱れによる室の内部の圧力変動が抑制される。すなわち、外乱による室圧の変動を効果的に抑制できる。
請求項６の室圧制御装置は、室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部と、前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給する供給部と、前記検出部による検出結果が所定の閾値未満の場合に、前記検出結果に対応する圧縮空気供給量をデータベースから読み出して、前記供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、を備える。
請求項７の室圧制御装置は、室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部と、前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給する供給部と、前記検出部による検出結果から前記室に供給する圧縮空気量を算出する演算式を用いて、前記室の内部の圧力が所定閾値を下回らないように、前記供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、を備える。

本発明によると、外乱による室圧の変動を効果的に抑制できる。

実施形態に係る室圧制御システム全体の構成を示す構成図である。 実施形態に係る室圧制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。 実施形態に係る室圧制御装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 実施形態に係る基本情報データベースの構成の一例を示す模式図である。 実施形態に係る室圧制御処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る室圧制御装置におけるモーターダンパを用いて制御された室圧と時間との関係の一例を示すグラフである。 （Ａ）は実施形態に係る室圧制御装置におけるモーターダンパ、エア電磁弁及びエア供給装置を用いて制御された室圧と時間との関係の一例を示すグラフであり（Ｂ）は給気側圧力と時間との関係の一例を示すグラフであり（Ｃ）は圧縮空気供給量と時間との関係の一例を示すグラフである。 （Ａ）は実施形態に係る室圧制御装置におけるモーターダンパ、エア電磁弁及びエア供給装置を用いて制御された室圧と時間との関係の別の一例を示すグラフであり（Ｂ）は給気側圧力と時間との関係の一例を示すグラフであり（Ｃ）は圧縮空気供給量と時間との関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る室圧制御装置及びプログラムについて、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する、又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

＜室圧制御システム＞
図１には、本発明の実施形態に係る室圧制御システム８０の全体構成が示されている。室圧制御システム８０は、室Ａの内部の圧力（以下、「室圧」と称す）を所定の範囲内に維持するための空気調和設備である。室圧制御システム８０は、室圧制御装置１０、差圧センサ２０、給気側圧力センサ２２、モーターダンパ２４及び供給部３０を含んで構成されている。なお、図１においては錯綜を避けるため、室圧制御装置１０と、差圧センサ２０、給気側圧力センサ２２、モーターダンパ２４及び供給部３０との接続線については図示を省略する。

（室圧制御方法）
ここで、室圧制御システム８０における各部の構成を説明する前に、室Ａの室圧を所定の範囲内に維持する圧力制御方法について概略を説明する。室Ａは例えばクリーンルーム（清浄度を確保したい空間）とされ、室Ａの外部空間から微粒子や微生物等のエアロゾルやガスが侵入し難いように室圧を制御することが好ましい。すなわち、室Ａは室Ａの外部空間に対して正圧、換言すると、室Ａの室圧は室Ａの外部空間の圧力より高く維持することが求められている。

図６には、室Ａの室圧（Ｐａ）と時間（ｓ）との関係Ｆ２の一例、及び、室Ｂの室圧（Ｐａ）と時間（ｓ）との関係Ｆ３の一例が示されている。室Ｂは室Ａと隣接する室であり、扉で区画されている。なお、室Ｂは室Ａの外部空間の一例である。また、図６及び詳細を後述する図７（Ａ）、（Ｂ）、図８（Ａ）、（Ｂ）の縦軸に示す室圧及び給気側圧力は、室Ａの外部空間の一例である屋外空間の圧力（すなわち大気圧）との「差圧」として示されている。

室Ａの室圧は、［ＰＡ±ΔＰａ］（Ｐａ）の範囲内に維持することが好ましい。ＰＡ（Ｐａ）は、室圧制御システム８０において予め設定されている室Ａの室圧の管理設定値である。また、ＰＡ（Ｐａ）は、室Ａの外部空間（屋外空間及び室Ｂを含む）より高い圧力とされている。ΔＰａ（Ｐａ）は、室圧制御システム８０において予め許容されている圧力の範囲（ＰＡ（Ｐａ）との許容誤差）である。

室Ｂの室圧は、［ＰＢ±ΔＰｂ］（Ｐａ）の範囲内に維持することが好ましい。ＰＢ（Ｐａ）は、室圧制御システム８０において予め設定されている室Ｂの室圧の管理設定値である。また、ＰＢ（Ｐａ）は、ＰＡ（Ｐａ）より低い値とされている。なお、ＰＢ（Ｐａ）は、必ずしも屋外空間より高い圧力とする必要はないが、本実施形態においては、屋外空間より高い圧力とされている。

ここで、［ＰＡ－ΔＰａ］＞［ＰＢ＋ΔＰｂ］とする。すなわち、室Ａの室圧の好ましい下限値としての閾値は、［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）である。これにより、室Ａは室Ｂに対して正圧の状態が維持される。

本実施形態においては、平常時において室Ａの室圧を少なくとも［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）以上の範囲内に維持するために、図１に示す室圧制御装置１０、差圧センサ２０及びモーターダンパ２４が用いられている。

また、外乱により室Ａの室圧が［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）未満で、かつ、急激に低くなると予想された場合（例えば図６に示す室圧Ｐ３）に、室Ａの室圧を少なくとも［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）以上の範囲内に維持するために、室圧制御装置１０、給気側圧力センサ２２及び供給部３０が用いられている。

なお、「外乱」の原因としては、給気系統９２を形成する給気ダクト９２Ａに屋外空間から突風が侵入したことに起因する給気ダクト９２Ａ内の圧力変動、給気ダクト９２Ａ内の脈動、給気ファン９２Ｂの回転速度の急激な変化、フィルタの目詰まり、コイルの圧力変化、モーターダンパ２４Ａの劣化等が挙げられる。

同様に、「外乱」の原因として、排気系統９４を形成する排気ダクト９４Ａに屋外空間から突風が侵入したことに起因する排気ダクト９４Ａ内の圧力変動、排気ダクト９４Ａの脈動、排気ファン９４Ｂの回転速度の急激な変化、フィルタの目詰まり、コイルの圧力変化、モーターダンパ２４Ｂの劣化等が挙げられる。

（室圧制御装置）
室圧制御装置１０は、差圧センサ２０及び給気側圧力センサ２２から取得した情報に基づいて、モーターダンパ２４及び供給部３０を制御する装置である。室圧制御装置１０の構成の詳細については後述する。

（差圧センサ）
差圧センサ２０は、室Ａの内部と室Ａの外部空間の一例である屋外空間との「差圧」を検知するセンサである。差圧センサ２０によって検知された「差圧」は、室圧制御装置１０に送信される。

（給気側圧力センサ）
給気側圧力センサ２２は、本発明における検出部の一例であり、室圧の制御対象とする室（本実施形態においては室Ａ）に対して空気を供給する給気系統９２、及び室Ａから空気を排出する排気系統９４の少なくとも一方に設けられ、設けられた系統における圧力を検出する。

本実施形態において、給気側圧力センサ２２は、室Ａに開口する給気ダクト９２Ａに設置された圧力センサである。給気側圧力センサ２２は、室Ａに開口する給気ダクト９２Ａ内の圧力（以下、「給気側圧力」と称す）を検知する。給気側圧力センサ２２によって検知された「給気側圧力」は、室圧制御装置１０に送信される。

（モーターダンパ）
モーターダンパ２４は、室Ａに開口する給気ダクト９２Ａ及び排気ダクト９４Ａに各々設置されたモーターダンパである。なお、給気ダクト９２Ａに設置されたモーターダンパ２４をモーターダンパ２４Ａと称し、排気ダクト９４Ａに設置されたモーターダンパ２４をモーターダンパ２４Ｂと称す。

室Ａに対応するモーターダンパ２４Ａ、２４Ｂは、室圧制御装置１０の制御によって、室Ａの室圧を所定の範囲内に調整する。

具体的には、給気側のモーターダンパ２４ＡとしてＣＡＶ（Constant Air Volume：定風量装置）を用いて一定の給気風量を維持する。一方、排気側のモーターダンパ２４ＢとしてＰＣＤ（Pressure Control Damper：モーターダンパ）を用いて排気風量を変化させる。つまり、モーターダンパ２４Ｂによって室圧を調整し、モーターダンパ２４Ａは風量の変動がないようにされている。

上述したように、室Ａの室圧は室Ａの外部空間の圧力と比較して高くなるように調整される。そこで、室Ａの内部と室Ａの外部空間との「差圧」が所定の閾値より小さくなると、モーターダンパ２４Ｂの開度を小さくする。この開度は、室Ａへの空気の供給量が、室Ａからの空気の排出量を上回るように調整される。この結果、室Ａの室圧が高くなる。

一方、室Ａの内部と室Ａの外部空間との「差圧」が所定の閾値より大きくなると、モーターダンパ２４Ｂの開度を大きくする。この開度は、室Ａへの空気の供給量が、室Ａからの空気の排出量を下回るように調整される。この結果、室Ａの内部の室圧が低くなる。

なお、給気側のモーターダンパ２４Ａ及び排気側のモーターダンパ２４ＢとしてＶＡＶ（Variable Air Volume：可変風量装置）を用いてもよい。また、モーターダンパ２４Ａ、２４Ｂは、室Ｂ及び室Ｂと隣接する室Ｃに開口する給気ダクト９２Ａ及び排気ダクト９４Ａにも設置されている。さらに、差圧センサ２０は、室Ｂ及び室Ｃにも設置されている。

（供給部）
供給部３０は、室Ａに開口する圧縮空気供給経路９６に設置された圧縮空気供給装置である。供給部３０は、エア電磁弁３２及びエア供給装置３４を備えて構成されている。室圧制御装置１０の制御によって、エア供給装置３４が圧縮空気を生成し、さらにエア電磁弁３２が開放されると、室Ａに圧縮空気が供給される。

＜室圧制御装置の詳細構成＞
図２には、室圧制御装置１０の電気的な構成を示すブロック図が示されている。室圧制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：プロセッサ）１１、一時記憶領域としてのメモリ１２、不揮発性の記憶部１３、キーボードとマウス等の入力部１４、液晶ディスプレイ等の表示部１５、媒体読み書き装置１６（Ｒ／Ｗ）及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１８を備えている。ＣＰＵ１１、メモリ１２、記憶部１３、入力部１４、表示部１５、媒体読み書き装置１６及び通信Ｉ／Ｆ部１８はバスＢ１を介して互いに接続されている。媒体読み書き装置１６は、記録媒体１７に書き込まれている情報の読み出し及び記録媒体１７への情報の書き込みを行う。

記憶部１３はＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等によって実現される。記憶媒体としての記憶部１３には、室圧制御プログラム１３Ａが記憶されている。室圧制御プログラム１３Ａは、室圧制御プログラム１３Ａが書き込まれた記録媒体１７が媒体読み書き装置１６にセットされ、媒体読み書き装置１６が記録媒体１７からの室圧制御プログラム１３Ａの読み出しを行うことで、記憶部１３へ記憶される。ＣＰＵ１１は、室圧制御プログラム１３Ａを記憶部１３から読み出してメモリ１２に展開し、室圧制御プログラム１３Ａが有するプロセスを順次実行する。

また、記憶部１３には、基本情報データベース１３Ｂが記憶される。基本情報データベース１３Ｂについては、詳細を後述する。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る室圧制御装置１０の機能的な構成について説明する。図３に示すように、室圧制御装置１０は、予測部１１Ａ及び制御部１１Ｂを含む。室圧制御装置１０のＣＰＵ１１が室圧制御プログラム１３Ａを実行することで予測部１１Ａ及び制御部１１Ｂとして機能する。

（予測部）
図３に示す予測部１１Ａは、給気側圧力センサ２２から送信された「給気側圧力」を検出する。そして検出結果（給気側圧力）に基づいて、室Ａの室圧が所定閾値を下回ることを予測する。

ここで、室Ａの室圧（Ｐａ）と時間（ｓ）との関係Ｆ２の一例及び室Ｂの室圧（Ｐａ）と時間（ｓ）との関係Ｆ３の一例が、図７（Ａ）に示されている。また、給気側圧力センサ２２によって検出された給気側圧力（Ｐａ）と時間（ｓ）との関係Ｆ１の一例が、図７（Ｂ）に示されている。

例えば図７（Ｂ）に示すように、給気側圧力がＰ１（Ｐａ）と検出された場合、予測部１１Ａは、図７（Ａ）に示すように、室Ａの室圧がＰ３（Ｐａ）になると予測する。本実施形態に係る予測部１１Ａは、後述する基本情報データベース１３Ｂに記憶されている、給気側圧力検出値と当該検出値に対応する室Ａの室圧予測値と、を用いて室Ａの室圧を予測する。

また、予測部１１Ａは、室Ａの室圧が所定閾値（本実施形態では［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ））を下回る場合の減圧量を予測する。具体的には、予測部１１Ａは、予測された室Ａの室圧が、上記所定閾値を下回る場合、当該閾値からの減圧量［ＰＡ－ΔＰａ－Ｐ３］（Ｐａ）を予測する。

さらに、予測部１１Ａは、室Ａの室圧が所定閾値を下回るタイミングを予測する。具体的には、予測部１１Ａは、給気側圧力センサ２２によって給気側圧力が検出された時間ｔ１（ｓ）に応じて、室Ａの室圧が所定閾値を下回る時間ｔ３（ｓ）を予測する。

なお、給気側圧力センサ２２によって給気側圧力が検出された時間ｔ１（ｓ）から、室Ａの室圧が上記の所定閾値を下回る時間ｔ３（ｓ）までのタイムラグ［ｔ３－ｔ１］（ｓ）は、図１に示す給気側圧力センサ２２と室Ａとの距離や給気ダクト９２Ａの内径やダクト経路の形状等の各種条件に依存する。そこで、本実施形態では、上記各種条件に応じてあらかじめ予測したタイムラグを、「室圧変動タイムラグ」（固定値）として記憶部１３に予め記憶している。このように、本発明における「タイミングを予測する」とは、記憶部１３に予め記憶された固定値を元にタイミングを導出する実施形態を含む。

なお、図７（Ａ）において時間ｔ３（ｓ）は「室Ａの室圧が極小値となる時間」を示しているが、「室Ａの室圧が所定閾値を下回る時間」と「室Ａの室圧が最小値となる時間」との誤差は無視できるほどに小さいものとする。すなわち時間ｔ３（ｓ）は「室Ａの室圧が所定閾値を下回る時間」に近似できる。

（制御部）
図３に示す制御部１１Ｂは、予測部１１Ａによって室Ａの室圧が所定閾値を下回ることが予測された場合、供給部３０に対して所定量の圧縮空気を室Ａの内部に供給させる制御を行う。

具体的には、給気側圧力センサ２２によって検出された給気側圧力Ｐ１（Ｐａ）に基づいて（図７（Ｂ）参照）、室Ａの室圧が所定閾値［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）を下回ることが予測された場合（図７（Ａ）の２点鎖線参照）、制御部１１Ｂは、図７（Ｃ）に示すように、供給部３０に対して所定量Ｑ（ｍ^３／ｓ）の圧縮空気を室Ａの内部に供給させる。

この所定量Ｑ（ｍ^３／ｓ）は、予測部１１Ａによって予測された閾値からの減圧量［ＰＡ－ΔＰａ－Ｐ３］（Ｐａ）に相当する量である。なお、「相当する量」とは、室Ａの体積分の空気を、予測された減圧量と略同量だけ増圧させるために必要な量である。室圧予測値と、当該室圧予測値に対応する圧縮空気供給量は、後述する基本情報データベース１３Ｂに記憶されている。

また、制御部１１Ｂは、供給部３０に対して、予測部１１Ａによって予測されたタイミングで圧縮空気を室Ａの内部に供給させる制御を行う。つまり、予測部１１Ａによって室Ａの室圧が所定閾値を下回ると予測された時間ｔ３（ｓ）に合わせて、圧縮空気を室Ａの内部に供給させる。

なお、図７（Ａ）、（Ｃ）には、供給部３０が圧縮空気を噴出する時間ｔ２（ｓ）が示されている。供給部３０が圧縮空気を噴出する時間ｔ２（ｓ）から、圧縮空気が室Ａの内部に供給される時間ｔ３（ｓ）までの間には、タイムラグ［ｔ３－ｔ２］（ｓ）がある。このタイムラグは、図１に示すエア供給装置３４と室Ａとの距離や圧縮空気供給経路９６に用いられるダクトの内径やダクト経路の形状等に依存する。

そして、このタイムラグに応じて圧縮空気を噴出するタイミング［ｔ２－ｔ１］（ｓ）は、「圧縮空気噴出タイミング」（固定値）として記憶部１３に予め記憶されている。このタイミングで圧縮空気を噴出することで、時間ｔ３（ｓ）に圧縮空気が室Ａの内部に供給される。

（基本情報データベース）
図４を参照して、本実施形態に係る基本情報データベース１３Ｂについて説明する。基本情報データベース１３Ｂには、給気側圧力値Ｊ１、Ｊ２、…（Ｐａ）と、室Ａの室圧予測値Ｋ１、Ｋ２、…（Ｐａ）と、圧縮空気供給量Ｌ１、Ｌ２、…（ｍ^３／ｓ）と、が関連付けられて記憶されている。なお、給気側圧力値Ｊ１、Ｊ２、…、室Ａの室圧予測値Ｋ１、Ｋ２、…及び圧縮空気供給量Ｌ１、Ｌ２、…は、何れも室圧制御システム８０で制御対象としている系に応じて予め定めた具体的数値である。

図７（Ａ）～（Ｃ）と照らし合わせて説明すると、図７（Ｂ）に示す給気側圧力Ｐ１（Ｐａ）が検出されると、予測部１１Ａが、図７（Ａ）に示す室圧Ｐ３を予測する。予測値であるこの室圧Ｐ３は、図４に示す基本情報データベース１３Ｂに基づいて導出される。具体的には、予測部１１Ａは、基本情報データベース１３Ｂから、検出された給気側圧力Ｐ１（Ｐａ）に最も近い給気側圧力値を選択し、当該給気側圧力値に対応する室圧予測値を基本情報データベース１３Ｂから読み出すことにより、室圧Ｐ３（Ｐａ）として導出する。

さらに、制御部１１Ｂが、予測された室圧Ｐ３に基づいて、所定量Ｑ（ｍ^３／ｓ）の圧縮空気を室Ａに供給する。この供給量は室圧予測値と同様に、図４に示す基本情報データベース１３Ｂに基づいて決定される。

＜作用＞
次に、図５を参照して、本実施形態に係る室圧制御システム８０の作用を説明する。ユーザからの入力部１４を介した実行指示等に応じて、室圧制御装置１０のＣＰＵ１１が室圧制御プログラム１３Ａを実行することにより、図５に示す室圧制御処理が実行される。

室圧制御プログラム１３Ａの実行が開始されると、ステップ２００で、予測部１１Ａは、基本情報データベース１３Ｂから基本情報の読み出しを開始する。

ステップ２０２で、予測部１１Ａは、室Ａの内部と室Ａの外部空間との差圧を検出する。

ステップ２０４で、検出された差圧が所定の上限閾値Ｈｔｈ（Ｐａ）より高いか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ２０６に移行する。なお、上限閾値Ｈｔｈ（Ｐａ）は、［ＰＡ＋ΔＰａ］（Ｐａ）より小さい値とされている。

ステップ２０６で、制御部１１Ｂは、室Ａの室圧を所定値だけ削減させるように、モーターダンパ２４Ｂを制御する。この結果、室Ａの内部の室圧が小さくなる（例えば図６における矢印Ｓ２０６）。

一方、ステップ２０４において否定判定となった場合はステップ２０８に移行する。ステップ２０８で、検出された差圧が所定の下限閾値Ｌｔｈ（Ｐａ）より低いか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ２１０に移行する。なお、下限閾値Ｌｔｈ（Ｐａ）は、［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）より大きい値とされている。

ステップ２１０で、制御部１１Ｂは、室Ａの室圧を所定値だけ増加させるように、モーターダンパ２４Ｂを制御する。この結果、室Ａの内部の室圧が大きくなる（例えば図７（Ａ）における矢印Ｓ２１０）。

なお、上記のステップ２０６及びステップ２１０における「所定値」とは、少なくとも差圧の上限閾値Ｈｔｈ（Ｐａ）と下限閾値Ｌｔｈ（Ｐａ）との範囲内とされており、例えば当該範囲の「ｎ分の１（「ｎ」は自然数であり、一例としては「１０」）」の値が適用される。但し、所定値がこの形態に限るものではないことは言うまでもない。

一方、ステップ２０８において否定判定となった場合はステップ２０６及びステップ２１０の処理を実行することなくステップ２１２に移行する。

ステップ２１２で、予測部１１Ａは、給気側圧力を検出する（例えば図７（Ｂ）における圧力Ｐ１（Ｐａ））。

ステップ２１４で、予測部１１Ａは室Ａの室圧を予測する（例えば図７（Ａ）における室圧Ｐ３（Ｐａ））。この室圧予測は、予測部１１Ａで検出された給気側圧力に対応する室Ａの室圧予測値を基本情報データベース１３Ｂから読み出すことにより実行される。

また、このとき予測部１１Ａは、室Ａの室圧が予測された室圧になるタイミング（時間ｔ３）を更に予測する。このタイミング予測は、予測部１１Ａが、記憶部１３に記憶された「室圧変動タイムラグ」を読み出すことにより実行される。

ステップ２１６で、予測された室Ａの室圧が所定の室圧閾値Ｔｔｈ（Ｐａ）（Ｔｔｈ＝［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ））より小さいか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ２１８に移行する。

ステップ２１８で、制御部１１Ｂは、供給部３０に対して、室圧予測値に応じた圧縮空気量を設定する（例えば図７（Ｃ）における所定量Ｑ（ｍ^３／ｓ）の圧縮空気供給量）。この圧縮空気量設定は、予測された室圧に相当する圧縮空気量を基本情報データベース１３Ｂから読み出すことにより実行される。

ステップ２２０で、制御部１１Ｂは、給気側圧力の検出時間から「所定時間」が経過したか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ２２２に移行する。この経過時間の判定は、予測部１１Ａが、記憶部１３に記憶された「圧縮空気噴出タイミング」を読み出すことにより実行される。

ステップ２２２で、制御部１１Ｂは、エア電磁弁３２を開放する。これにより室Ａへ圧縮空気の供給を開始する。ステップ２２４で「所定時間」が経過したか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ２２６へ移行してエア電磁弁３２を閉じる。

なお、ここでの「所定時間」とは、エア供給装置３４が「所定量」の空気を噴出するために必要な時間である。この「所定量」は、室Ａの室圧を、室圧閾値Ｔｔｈ（Ｐａ）からの減圧量に相当する分だけ増圧させるために必要な圧縮空気供給量である。

一方、ステップ２１６において否定判定となった場合はステップ２１８、ステップ２２２及びステップ２２６の処理を実行することなくステップ２２８に移行する。

ステップ２２８で、制御部１１Ｂは、この室圧制御処理の終了タイミングが到来したか否かを判定し、否定判定となった場合はステップ２０２に戻る一方、肯定判定となった時点でこの室圧制御処理を終了する。なお、本実施形態においては、室圧制御処理の終了タイミングを、室圧制御プログラム１３Ａが終了されるタイミングとされている。室圧制御プログラム１３Ａは、室Ａの空調管理が終了されることに応じて終了される。室Ａの空調管理は、例えば入力部１４の操作によって終了される。

以上説明したように、本実施形態に係る室圧制御装置１０では、給気側圧力センサ２２によって、室Ａの給気系統９２の圧力（給気側圧力）が検出される。

また、給気側圧力センサ２２によって検出された検出結果に基づいて、予測部１１Ａが、室Ａの室圧が所定閾値（［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ））を下回ることを予測する。そして、室Ａの室圧が所定閾値を下回ることが予測された場合、供給部３０が、室Ａの内部に所定量の圧縮空気を供給する。

これにより、給気系統９２の空気に乱れが生じても、この乱れによる室Ａの内圧の圧力変動が抑制される。すなわち、外乱による室圧の変動を効果的に抑制できる。

また、本実施形態に係る室圧制御装置１０は、室Ａの室圧が所定閾値（［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ））より下回る場合、その減圧量（［ＰＡ－ΔＰａ－Ｐ３］（Ｐａ））を予測して、当該減圧量に相当する量（Ｑ（ｍ^３／ｓ））の圧縮空気を室Ａの内部に供給する。これにより、圧縮空気の供給量に過不足が生じることを抑制できる。したがって、外乱による室圧の変動の抑制効果を高められる。

さらに、本実施形態に係る室圧制御装置１０は、室Ａの室圧が所定閾値（［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ））より下回る場合、そのタイミング（ｔ３（ｓ））を予測して、当該予測されたタイミングで圧縮空気を室の内部に供給する。これにより、室Ａの室圧が所定閾値より下回る「前」や所定閾値より下回った「後」に圧縮空気が供給されることが抑制される。したがって、外乱による室圧の変動の抑制効果を高められる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態においては、室Ａの室圧を図７（Ａ）に示す所定の閾値［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）以上の範囲内に維持する方法の一例について説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば室Ａの室圧を［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）以上の範囲内に維持し、かつ、［ＰＡ＋ΔＰａ］（Ｐａ）以下の範囲内に維持し易くすることもできる。すなわち、図６及び図７（Ａ）に示した例では、室Ａの室圧が［ＰＡ＋ΔＰａ］（Ｐａ）より大きい値となる場合がある（点Ｍ）が、このようなピーク値を、図８（Ａ）の矢印Ｎ１で示すように低減する。

具体的には、図８（Ａ）に室圧（Ｐａ）と時間（ｓ）との関係Ｆ４の一例で示すように、まず、室Ａの室圧を、［ＰＤ±ΔＰａ］（Ｐａ）の範囲内に制御する。ＰＤ（Ｐａ）は、ＰＡ（Ｐａ）より小さい値である。つまり室Ａの室圧の管理値を、図７（Ａ）に示した実施例と比較して小さくする。この制御は、室圧制御装置１０、差圧センサ２０及びモーターダンパ２４によって実行する。

このとき、室Ａの室圧がピーク値となる点Ｍにおいては室Ａの室圧が［ＰＤ＋ΔＰａ］（Ｐａ）を上回ってもよいが、少なくとも［ＰＡ＋ΔＰａ］（Ｐａ）を上回らないようにする。これにより、室Ａの室圧を［ＰＡ＋ΔＰａ］（Ｐａ）以下の範囲内に維持し易くすることができる。

さらに、室Ａの室圧が［ＰＡ－ΔＰａ］を下回ることが予測された場合、上記の実施例と同様に、供給部３０によって室Ａに圧縮空気を供給する。

具体的には、例えば時間ｔ１ａ、ｔ１ｂ、ｔ１ｃ、ｔ１ｄにおいて検出された給気側圧力（図８（Ｂ））によって、時間ｔ３ａ、ｔ３ｂ、ｔ３ｃ、ｔ３ｄにおいて室Ａの室圧が閾値［ＰＡ－ΔＰａ］を下回ることが予測された場合（図８（Ａ））、供給部３０は、時間ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ２ｃ、ｔ２ｄに室Ａへ圧縮空気を供給する（図８（Ｃ））。これにより、室Ａの室圧を図８（Ａ）の矢印Ｎ２で示すように増加させ、［ＰＡ－ΔＰａ］（Ｐａ）以上の範囲内に維持することができる。

なお、上記の各実施形態においては、制御部１１Ｂは、予測部１１Ａによって予測されたタイミング（室Ａの室圧が閾値［ＰＡ－ΔＰａ］を下回るタイミング）で圧縮空気を室Ａの内部に供給しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば制御部１１Ｂは、給気側圧力を検出し室Ａの室圧が［ＰＡ－ΔＰａ］を下回ることが予測された直後（図７（Ｃ）における時間ｔ１の直後）に供給部３０から圧縮空気を噴出させてもよい。このようにすることでも、外乱による室圧の変動の抑制効果を得ることができる。

また、上記の各実施形態においては、制御部１１Ｂは、予測部１１Ａによって予測された閾値からの減圧量［ＰＡ－ΔＰａ－Ｐ３］（Ｐａ）に相当する量の圧縮空気を供給部３０から噴出させているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば制御部１１Ｂは、予測部１１Ａによって予測された閾値からの減圧量に関わらず、所定量の圧縮空気を供給部３０から噴出させてもよい。このようにすることでも、外乱による室圧の変動の抑制効果を得ることができる。

さらに、上記の各実施形態においては、室圧の制御対象とする室Ａに対して空気を供給する給気ダクト９２Ａに設置した給気側圧力センサ２２によって給気系統９２の圧力を検出しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば給気側圧力センサ２２に「代えて」又は「加えて」給気ダクト９２Ａに流量計を設置し、この流量計によって給気系統９２の風量を検出してもよい。給気系統９２の風量からも、室Ａの室圧変動値を予測することができる。給気側圧力センサ２２に「加えて」流量計を設置する場合は、常時給気側圧力センサ２２と同時に使用してもよいし、給気側圧力センサ２２が故障した場合のフェールセーフとして用いてもよい。

また、例えば排気ダクト９４Ａに排気側圧力センサ及び流量計の少なくとも一方を配置して、排気系統９４の圧力及び風量の少なくとも一方を検出してもよい。排気系統９４の圧力及び風量からも、室Ａの室圧変動値を予測することができる。なお、排気ダクト９４Ａの排気側圧力センサ及び流量計は、給気ダクト９２Ａの排気側圧力センサ及び流量計に代えて又は加えて用いることができる。

また、上記の各実施形態においては、給気側圧力から室Ａの室圧を予測し、予測された室Ａの室圧に応じて圧縮空気の供給量を決定しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば図４に示す基本情報データベース１３Ｂに代えて、給気側圧力検出値及び当該計測値に対応する圧縮空気供給量のみの対応関係を示したデータベース（室圧予測値を省略したデータベース）を用いることができる。

このようなデータベースを用いる場合、給気側圧力の計測値が所定の閾値未満であれば、室Ａの室圧が所定閾値を下回ることが予測され、所定量の圧縮空気が室Ａに供給される。一方、給気側圧力の計測値が所定の閾値以上であれば、室Ａの室圧は所定閾値を下回ると予測されず、圧縮空気は室Ａに供給されない。

また、室Ａに供給する圧縮空気量は、必ずしも基本情報データベース１３Ｂを用いて予測しなくてもよい。例えば記憶部１３に、給気側圧力の計測値から室Ａに供給する圧縮空気量を算出する演算式を記憶させておき、この演算式を用いて圧縮空気量を算出してもよい。

また、上記の各実施形態においては、「室圧変動タイムラグ」及び「圧縮空気噴出タイミング」が固定値として記憶部１３に記憶されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばこれらの「室圧変動タイムラグ」及び「圧縮空気噴出タイミング」を、温度等の環境条件に応じた変動値として予測部１１Ａが予測してもよい。

この場合、一例として、記憶部１３には、例えば温度などの環境条件から「室圧変動タイムラグ」及び「圧縮空気噴出タイミング」を算出する関係式を記憶させておき、予測部１１Ａがこの関係式からそれぞれの値を導出してもよい。

また別の一例として、記憶部１３には、温度などの環境条件と「室圧変動タイムラグ」及び「圧縮空気噴出タイミング」とを対応して関連付けたテーブルを記憶させておき、予測部１１Ａがこのテーブルからそれぞれの値を選択してもよい。

このような関係式やテーブルは、記憶部１３に、「時間情報データベース」として記憶される。

また、上記実施形態において、例えば、予測部１１Ａ、制御部１１Ｂの各処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、前述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせや、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアント及びサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip：SoC）等に代表されるように、処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）を用いることができる。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。

１０ 室圧制御装置
１１Ａ 予測部
１１Ｂ 制御部
１３Ａ 室圧制御プログラム
２２ 給気側圧力センサ（検出部）
３０ 供給部
９２ 給気系統
９４ 排気系統
Ａ 室

Claims (7)

1. 室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統、及び前記室から空気を排出する排気系統の少なくとも一方に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部と、
   前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給する供給部と、
   前記検出部による検出結果に対応する前記室の室圧予測値をデータベースから読み出して、前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることを予測する予測部と、
   前記予測部によって前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることが予測された場合、前記供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、
   を備えた室圧制御装置。
2. 前記予測部は、前記室の内部の圧力が前記所定閾値を下回る場合の減圧量を更に予測し、
   前記所定量は、前記予測部によって予測された前記減圧量に相当する量である、
   請求項１に記載の室圧制御装置。
3. 前記予測部は、前記室の内部の圧力が前記所定閾値を下回るタイミングを更に予測し、
   前記制御部は、前記供給部に対して、前記予測部によって予測されたタイミングで前記圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う、
   請求項１又は請求項２に記載の室圧制御装置。
4. 前記所定閾値は、前記室と隣接する室に対して正圧の状態が維持される値である、
   請求項１～３の何れか１項に記載の室圧制御装置。
5. コンピュータを、
   室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統、及び前記室から空気を排出する排気系統の少なくとも一方に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部による検出結果に対応する前記室の室圧予測値をデータベースから読み出して、前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることを予測する予測部と、
   前記予測部によって前記室の内部の圧力が所定閾値を下回ることが予測された場合、前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給可能とされた供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、
   として機能させるためのプログラム。
6. 室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部と、
   前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給する供給部と、
   前記検出部による検出結果が所定の閾値未満の場合に、前記検出結果に対応する圧縮空気供給量をデータベースから読み出して、前記供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、
   を備えた室圧制御装置。
7. 室圧の制御対象とする室に対して空気を供給する給気系統に設けられ、設けられた系統における圧力及び風量の少なくとも一方を検出する検出部と、
   前記給気系統とは別途設けられ、前記室の内部に圧縮空気を供給する供給部と、
   前記検出部による検出結果から前記室に供給する圧縮空気量を算出する演算式を用いて、前記室の内部の圧力が所定閾値を下回らないように、前記供給部に対して所定量の圧縮空気を前記室の内部に供給させる制御を行う制御部と、
   を備えた室圧制御装置。