(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の流量の空気が給気通路から供給され排気通路へ空気が排出される部屋の気圧である室圧を検出する室圧検出手段と、
前記室圧検出手段からの検出値に応じて前記排気通路の通気量又は前記給気通路の通気量を制御する手段であり、一制御周期毎に該制御を繰り返すことで、前記室圧を設定値に保つ第一の通気量制御手段と、
前記部屋への給気の停止若しくは開始、又は前記部屋からの排気の停止若しくは開始を行う過程において、前記給気通路の通気量又は前記排気通路の通気量を、該通気量が所定の速度で変化するように設定された所要時間をかけて前記給気通路または前記排気通路を一定の速度で開閉することで制御する第二の通気量制御手段と、
前記給気または排気の停止を行う過程においては、前記第二の通気量制御手段によって前記給気通路または前記排気通路が閉じられた後に前記給気通路に対する給気または前記排気通路からの排気を遮断し、前記給気または排気の開始を行う過程においては、前記第二の通気量制御手段によって前記給気通路または前記排気通路が開けられる前に前記給気通路に対する給気または前記排気通路からの排気を開始する、給排気量制御手段と、を有し、
前記所要時間に、該所要時間をかけて前記給気通路または前記排気通路を開閉した場合の前記第二の通気量制御手段による通気量の変化の速度が前記第一の通気量制御手段による通気量の変化の速度を下回るような所要時間が予め設定されることで、前記第二の通気量制御手段によって制御される前記通気量の変化の速度は、該通気量の変化による前記室圧への影響が、前記第一の通気量制御手段が前記一制御周期で前記室圧を設定値に保つことが可能な範囲内となる、通気量の変化の速度となることを特徴とする室圧制御システム。
【請求項２】
前記室圧検出手段は、複数の部屋の室圧を夫々検出し、
前記第一の通気量制御手段は、前記室圧検出手段からの検出値に応じて、前記複数の部屋の夫々に対して設けられた複数の排気通路または複数の給気通路の通気量を夫々制御し、
前記第二の通気量制御手段は、前記複数の部屋の夫々に対する給気又は排気の停止又は開始を行う過程において、前記複数の排気通路または複数の給気通路の通気量を夫々制御し、
前記給排気量制御手段は、前記複数の給気通路全体または前記複数の排気通路全体に対
する給排気を制御する、請求項１に記載の室圧制御システム。
【請求項３】
前記第二の通気量制御手段によって通気量が制御される前記排気通路又は前記給気通路の気圧を検出する通路気圧検出手段と、
前記第一の通気量制御手段によって通気量が制御される前記排気通路又は前記給気通路に設けられ、定風量で運転する第一の送風手段と、
前記第二の通気量制御手段によって通気量が制御される前記排気通路又は前記給気通路には、前記通路気圧検出手段からの検出値に応じて風量を変更可能な第二の送風手段と、を更に有する、
請求項１または２に記載の室圧制御システム。
【請求項４】
前記一制御周期は、前記第一の通気量制御手段が前記室圧検出手段からの検出値を受けて前記排気通路の通気量又は前記給気通路の通気量を制御し、再び前記検出値を受けるまでの時間であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の室圧制御システム。
【請求項５】
前記設定値に保つことが可能な範囲内とは、前記第一の通気量制御手段が前期一制御周期の間に単独で前記室圧を前記設定値に維持することができる、前記設定値と前記検出値との偏差の範囲内であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の室圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給気量又は排気量に対応して排気量又は給気量を制御することによって室圧を所望の値に制御する室圧制御システムに関し、特に、給気又は排気における開始過程や停止過程において、室圧を所望の値に制御することが可能な室圧制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
清浄な環境を必要とする製薬工場等の施設では、清浄な空気で満たされる複数の部屋が形成される。これらの部屋は、給気通路及び排気通路に対して複数の部屋が並列に接続されることによって一般に形成されている。これらの部屋では、その部屋で行われる工程やその部屋の用途に応じて、必要とされる清浄度が異なる。部屋の清浄度は、部屋の気圧（以下、「室圧」とも言う）を、大気圧や給気通路の気圧や排気通路の気圧に対して異なる気圧に保つことによって実現されており、部屋ごとの清浄度の相違は、部屋ごとに異なる室圧を制御することによって実現されている。このような室圧は、給気量と排気量の微妙な差で制御されている。
【０００３】
このような室圧の制御に用いられるシステムとしては、例えば給気路及び排気路のそれぞれに直列に設けられる調整用のダンパと気密用のダンパを有し、これらのダンパの操作順位が規定されているシステム（例えば、特許文献１参照。）や、調整用のダンパによる室圧の制御を停止することなく、部屋に設けられた扉の閉じ時における大きな室圧変動を防止するシステム（例えば、特許文献２参照。）や、調整用のダンパの開度が中間開度となるようにファンの出力を制御するシステム（例えば、特許文献３参照。）や、複数の部屋に対応して設けられる排気調整用のダンパのうちの一つを他の全ての排気調整用のダンパよりも下流側の排気路に設けるシステム（例えば、特許文献４参照。）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０８９１３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１３６１号公報
【特許文献３】特開平１１−１７３６４９号公報
【特許文献４】特公平８−２７０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したような清浄な空気が供給される部屋では、部屋内の滅菌や改修等を行うためには、部屋への給気を一旦停止する必要がある。前述したような複数の部屋に清浄な空気が供給されている場合では、一部の部屋への給気の停止過程や開始過程においても、前記部屋ごとの室圧が維持されることが望まれている。
【０００６】
しかしながら、前述した従来の室圧制御システムでは、各部屋の実容積の違いや気密ダンパの開閉時間の差によって、給気量と排気量との微妙なバランスが崩れてしまうことがある。したがって、従来の室圧制御システムでは、給気の停止過程又は開始過程において各部屋の設定値を維持することができず、部屋ごとの室圧を維持することができない場合がある。このため、従来の室圧制御システムでは、給気の停止過程又は開始過程において、複数の部屋の間におけるクロスコンタミネーション（相互汚染）が生じることがある。
【０００７】
本発明は前記事項に鑑みなされたものであり、給気の停止過程又は開始過程、又は排気の停止過程又は開始過程において、室圧を設定値に保つことが可能な室圧制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、定常状態の運転では、所定の給気量又は所定の排気量に対応して排気量又は給気量を制御して部屋の室圧を一定に保ち、給気又は排気を停止あるいは開始する過程では、給気量又は排気量を特定の速度で変化させる以外は、定常状態の運転と同様に、給気量又は所定の排気量に対応して排気量又は給気量を制御して部屋の室圧を一定に保つシステムである。
【０００９】
すなわち、本発明は、所定の流量の空気が給気通路から供給され排気通路へ空気が排出される部屋の気圧を検出する室圧検出手段と、室圧検出手段による検出値が設定値に保たれるように排気通路の通気量又は給気通路の通気量を制御する第一の通気量制御手段と、部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は部屋からの排気の停止過程又は開始過程に、給気通路の通気量又は排気通路の通気量を変化させる第二の通気量制御手段とを有し、第二の通気量制御手段は、部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は部屋からの排気の停止過程又は開始過程において、第一の通気量制御手段が室圧検出手段からの検出値を受けて排気通路の通気量又は給気通路の通気量を制御し、再び検出値を受けるまでの時間である第一の通気量制御手段の一制御周期の間に変化する、第二の通気量制御手段による給気通路の通気量又は排気通路の通気量が、第一の通気量制御手段の許容される制御偏差に対応する通気量となるように、給気通路の通気量又は排気通路の通気量を変化させる手段である、室圧制御システムである。
【００１０】
前記構成によれば、前記部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は部屋からの排気の停止過程又は開始過程において、給気量又は排気量の変動速度が排気量又は給気量の制御速度を下回り、前記検出値を前記設定値に保つための給気量と排気量のバランスが適切に維持されることから、給気の停止過程又は開始過程、又は排気の停止過程又は開始過程において室圧を設定値に保つことが可能となる。本発明では、第一の通気量制御手段及び第二の通気量制御手段の設置形態によって、前述のいずれの過程において、室圧を設定値に保つことが可能である。
【００１１】
本発明では、第二の通気量制御手段は、給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段であり、第一の通気量制御手段は、排気通路又は給気通路を自在に開閉する手段であり、第二の通気量制御手段の全開から全閉まで又は全閉から全開までの制御時における所要時間は、第一の通気量制御手段の全開から全閉までの最短時間の１０〜６０倍であることが、給気通路及び排気通路に対して複数の部屋が並列に接続されているシステムに本発明を適用する上で好ましく、かつ給気の停止過程又は開始過程、又は排気の停止過程又は開始過程において室圧を設定値に保つ上で好ましい。
【００１２】
また、本発明では、第二の通気量制御手段は、給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段であり、第二の通気量制御手段の全開から全閉まで又は全閉から全開までの制御時における所要時間は１８０秒以上であることが、給気通路及び排気通路に対して複数の部屋が並列に接続されているシステムに本発明を適用する上で好ましく、かつ給気の停止過程又は開始過程、又は排気の停止過程又は開始過程において室圧を設定値に保つ上で好ましい。
【００１３】
また、本発明では、給気通路から前記部屋に供給される空気は、空気中の汚染物質を除去する空気浄化手段によって浄化された空気であることが、高い清浄度を必要とするシステムに本発明を適用する上で好ましい。
【００１４】
本発明は、部屋と、所定の流量の空気を部屋に供給する給気通路と、部屋の空気を排出する排気通路とを有するシステムに適用される。本発明では、前記部屋の数は特に限定さ
れない。複数の部屋に対して本発明を適用する場合では、複数の部屋は、通常、給気通路及び排気通路に対して並列に接続される。
【００１５】
前記室圧検出手段は、前記部屋の気圧を検出する手段であれば特に限定されない。このような室圧検出手段としては、公知の気圧計を用いることができる。
【００１６】
前記第一の通気量制御手段は、前記室圧検出手段による検出値が設定値に保たれるように、前記部屋から排出される空気の量、又は前記部屋に供給される空気の量を制御する手段である。このような第一の通気量制御手段は、例えば、指示コマンドに応じて排気通路又は給気通路を開閉するダンパや弁等の手段と、室圧検出手段による検出値と設定値とに基づいて通気量を決定し、排気通路又は給気通路を開閉する手段の操作量を決定し、排気通路又は給気通路を開閉する手段に操作量に関する指示コマンドを送信するフィードバック制御手段とによって構成することができる。
【００１７】
前記設定値は、部屋の気圧を設定できる値であれば特に限定されず、例えば、部屋の絶対圧やゲージ圧で設定されていても良いし、部屋の内外の気圧の差圧の値で設定されていても良い。前記検出値は、設定値と適切に対比できる種類の値であれば良く、例えば、そのまま設定値と対比される値であっても良いし、何らかの計算処理をした後に設定値と対比される値であっても良い。前記計算処理は、前記室圧検出手段によって行われても良いし、第一の通気量制御手段によって行われても良いし、または他の手段によって行われても良い。前記部屋の気圧を前記差圧の値で設定する場合では、室外の適当な場所の気圧を検出する気圧検出手段が用いられる。この気圧検出手段は、前記室圧検出手段を同じ手段によって構成することができる。
【００１８】
前記第二の通気量制御手段は、前記部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は前記部屋からの排気の停止過程又は開始過程に、部屋への給気量又は部屋からの排気量を変化させる手段である。第二の通気量制御手段は、部屋への給気と部屋からの排気に関し、前記第一の通気量制御手段に対して対に設けられる。例えば、第一の通気量制御手段が排気通路の通気量を制御する手段であれば、第二の通気量制御手段は給気通路の給気量を制御する手段であり、第一の通気量制御手段が給気通路の通気量を制御する手段であれば、第二の通気量制御手段は排気通路の通気量を制御する手段である。第一の通気量制御手段と第二の通気量制御手段は、その機能において対に設けられていれば良く、これらの手段の構成や設置位置、及び給気通路や排気通路と前記部屋との接続形態等に応じて、様々な形態をとり得る。
【００１９】
より詳しくは、前記第二の通気量制御手段は、部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は前記部屋からの排気の停止過程又は開始過程において、第一の通気量制御手段の一制御周期の間に変化する、第二の通気量制御手段による給気通路の通気量又は排気通路の通気量が、第一の通気量制御手段の許容される制御偏差に対応する通気量となるように、給気通路の通気量又は排気通路の排気量を変化させる手段である。なお、前記第一の通気量制御手段の一制御周期は、第一の通気量制御手段が室圧検出手段からの検出値を受けて排気通路の通気量又は給気通路の通気量を制御し、再び前記検出値を受けるまでの時間である。
【００２０】
このような第二の通気量制御手段には、給気通路又は排気通路の通気量を特定の速度で変化させる手段が用いられ、例えば給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉するダンパや弁等の手段や、通気量を自在に調整することができるファン等の送風手段等が用いられる。
【００２１】
給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段を第二の通気量制御手段として用い
る場合では、給気通路又は排気通路に複数の部屋が並列に接続されている場合に、給気通路又は排気通路の通気を停止することなく特定の部屋の給気又は排気のみを、その部屋の室圧を維持したまま停止させ、又は開始することが可能である。また、前記送風手段を第二の通気量制御手段として用いる場合では、給気通路又は排気通路に複数の部屋が並列に接続されている場合に、全ての部屋への給気又は排気を、全ての部屋の室圧を維持したまま一括して停止させ、又は開始することが可能である。
【００２２】
前記第二の通気量制御手段において給気量又は排気量を変化させる速度は、第一の通気量制御手段の許容される制御偏差によって異なる。第一の通気量制御手段の許容される制御偏差とは、第一の通気量制御手段が単独で室圧を設定値に維持することができる、設定値と検出値との偏差である。なお、第二の通気量制御手段が「第一の通気量制御手段の許容される制御偏差に対応する通気量となるように給気通路の通気量又は排気通路の通気量を変化させる」とは、第一の通気量制御手段の一制御周期の間に、第二の通気量制御手段の通気量の変化に応じて変化する前記検出値が、第一の通気量制御手段の許容される制御偏差の範囲内に収まるように、第二の通気量制御手段が給気量又は排気量を変化させることである。
【００２３】
第一の通気量制御手段の許容される制御偏差は、第一の通気量制御手段による通気量の制御が実質的に有効になるまでの所要時間によって異なる。したがって、給気の停止過程又は開始過程、又は排気の停止過程又は開始過程における、前記第二の通気量制御手段が給気量又は排気量を変化させる速度（第二の通気量制御手段の作動速度）は、部屋の容積、部屋の気密性、及び第一の通気量制御手段の作動速度等の要素に応じて設定される。
【００２４】
本発明では、前記第二の通気量制御手段が、前述したダンパ等のように給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段であり、前記第一の通気量制御手段が、やはり前述したダンパ等のように排気通路又は給気通路を自在に開閉する手段である場合では、第二の通気量制御手段の全開から全閉まで又は全閉から全開までの制御時における所要時間が、前記第一の通気量制御手段の全開から全閉までの最短時間の１０〜６０倍であるか、又は第二の通気量制御手段の前記制御時における所要時間が１８０秒以上であることが好ましい。
【００２５】
第二の通気量制御手段の前記制御時における所要時間が前記範囲又は１８０秒よりも小さいと、室圧が大きく変動してしまい、室圧を設定値に維持することができないことがある。また第二の通気量制御手段の前記制御時における所要時間が前記範囲よりも大きいと、部屋への給気の停止作業や開始作業、或いは部屋からの排気の停止作業や開始作業に不要に時間がかかり好ましくない。
【００２６】
前記給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段では、モータ等の駆動手段の駆動をダンパや弁における羽根に伝達するギアのギア比や、前記駆動手段の通電比率を調整することによって、前記制御時における所要時間を制御することが可能であり、また前記送風手段では、羽根の回転数を調整することによって、前記制御時における所要時間を制御することが可能である。
【００２７】
本発明では、前述した各手段以外の他の手段を必要に応じて用いても良い。このような他の手段としては、例えば、空気中の汚染物質を除去する空気浄化手段や、温度や湿度等を調整して給気通路に供給する空調機や、送風手段や、給気通路における第二の通気量制御手段又は第一の通気量制御手段よりも上流側や、排気通路における第一の通気量制御手段又は第二の通気量制御手段よりも下流側に設けられ、給気通路又は排気通路を気密に閉じることができる気密ダンパ等の公知の手段が挙げられる。
【００２８】
本発明は、製薬工場や半導体の製造工場のような、室圧の制御を要するあらゆる分野に適用される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の室圧制御システムは、所定の流量の空気が給気通路から供給され排気通路へ空気が排出される部屋の気圧を検出する室圧検出手段と、室圧検出手段による検出値が設定値に保たれるように排気通路の通気量又は給気通路の通気量を制御する第一の通気量制御手段と、部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は部屋からの排気の停止過程又は開始過程に、給気通路の通気量又は排気通路の通気量を変化させる第二の通気量制御手段とを有し、第二の通気量制御手段は、部屋への給気の停止過程又は開始過程、又は部屋からの排気の停止過程又は開始過程において、第一の通気量制御手段が室圧検出手段からの検出値を受けて排気通路の通気量又は給気通路の通気量を制御し、再び検出値を受けるまでの時間である第一の通気量制御手段の一制御周期の間に変化する、第二の通気量制御手段による給気通路の通気量又は排気通路の通気量が、第一の通気量制御手段の許容される制御偏差に対応する通気量となるように、給気通路の通気量又は排気通路の通気量を変化させる手段であることから、給気の停止過程又は開始過程や排気の停止過程又は開始過程において、室圧を設定値に保つことができる。
【００３０】
本発明では、第二の通気量制御手段は、給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段であり、第一の通気量制御手段は、排気通路又は給気通路を自在に開閉する手段であり、第二の通気量制御手段の全開から全閉まで又は全閉から全開までの制御時における所要時間は、第一の通気量制御手段の全開から全閉までの最短時間の１０〜６０倍であると、給気通路及び排気通路に対して複数の部屋が並列に接続されているシステムに本発明を適用する上でより一層効果的であり、かつ給気の停止過程又は開始過程や排気の停止過程又は開始過程において室圧を設定値に保つ上でより一層効果的である。
【００３１】
また、本発明では、第二の通気量制御手段は、給気通路又は排気通路を一定の速度で開閉する手段であり、第二の通気量制御手段の全開から全閉まで又は全閉から全開までの制御時における所要時間は１８０秒以上であると、給気通路及び排気通路に対して複数の部屋が並列に接続されているシステムに本発明を適用する上でより一層効果的であり、かつ給気の停止過程又は開始過程や排気の停止過程又は開始過程において室圧を設定値に保つ上でより一層効果的である。
【００３２】
また、本発明では、給気通路から前記部屋に供給される空気は、空気中の汚染物質を除去する空気浄化手段によって浄化された空気であると、高い清浄度を必要とするシステムに本発明を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
＜第一の実施の形態＞
本発明の一実施の形態として、給気量に対応して排気量を制御して室圧を制御するシステムを図１に示す。
【００３４】
本実施の形態における室圧制御システムは、給気通路１０１、１０２のいずれかに接続され、排気通路１０３、１０４のいずれかに接続されている複数の部屋であるＡ区画からＦ区画の、それぞれの区画の気圧を検出する室圧検出手段である区画内差圧発信器１と、それぞれの区画内差圧発信器１による検出値が設定値に保たれるように各区画から排出される空気の量を制御する第一の通気量制御手段である可変風量制御弁（ＶＡＶ弁）２と、各区画への給気の停止過程又は開始過程に各区画への給気量を変化させる第二の通気量制御手段である可変ストローク時間制御弁（ＶＳＴ弁）３とを有する。
【００３５】
給気通路１０１、１０２は、給気通路１００から分岐している通路である。給気通路１００には、例えば冷却コイル、加熱コイル及びファンから構成されるトランジスターインバータ駆動の空調機１０と、空気浄化手段の一種である中性能フィルタ１１と、給気通路１００の気圧を検出する気圧検出手段である風路設置の差圧発信器１２と、給気通路１００の給気量を所定の流量に維持する一定風量弁（ＣＡＶ弁）１３とが設けられている。
【００３６】
給気通路１０１は、風路設置の差圧発信器１２とＣＡＶ弁１３との間の給気通路１００から分岐している給気通路であって、Ａ区画からＥ区画の五つの区画を並列に接続する給気通路である。給気通路１０１には、給気通路１０１の給気量を所定の流量に維持するＣＡＶ弁１４と、給気通路１０１を気密に遮断することが可能な高気密ダンパ１５と、Ａ区画からＥ区画のそれぞれの区画に対応して設けられている五つのＶＳＴ弁３と、Ａ区画からＥ区画のそれぞれの区画に対応して各区画の吹き出し口を構成する五つの高性能フィルタ付き給気ユニット１６とが設けられている。
【００３７】
給気通路１０２は、給気通路１０１と同様に、風路設置の差圧発信器１２とＣＡＶ弁１３との間の給気通路１００から分岐している給気通路であって、Ｆ区画に接続されている給気通路である。給気通路１０２には、給気通路１０２の給気量を所定の流量に維持するＣＡＶ弁１７と、給気通路１０２を気密に遮断することが可能な高気密ダンパ１８と、ＶＳＴ弁３と、Ｆ区画の吹き出し口を構成する高性能フィルタ付き給気ユニット１９とが設けられている。
【００３８】
排気通路１０３は、Ａ区画、Ｂ区画、Ｃ区画、及びＦ区画の四つの区画を並列に接続する排気通路である。排気通路１０３には、Ａ区画の吸い込み口を構成する室内設置型のフィルタ付き排気ユニット２０と、他の三つの各区画のそれぞれの吸い込み口を構成する天井設置型のフィルタ付き排気ユニット２１と、四つの各区画に対応して設けられているＶＡＶ弁２と、排気通路１０３を気密に遮断することが可能な高気密ダンパ２２と、排気ファン２３とが設けられている。
【００３９】
排気通路１０４は、Ｄ区画及びＥ区画の二つの区画を並列に接続する排気通路であり、空調機１０の給気側に接続され、これらの区画の排気を空調機１０に還気する排気通路である。排気通路１０４には、各区画のそれぞれの吸い込み口を構成する室内設置型のフィルタ付き排気ユニット２４と、各区画に対応して設けられているＶＡＶ弁２と、排気通路１０４を気密に遮断することが可能な高気密ダンパ２５と、還気ファン２６とが設けられている。
【００４０】
なお、空調機１０の給気側には、外気を供給するための外気供給通路１０５が接続されている。また、排気ファン２３及び還気ファン２６は、インバータを有さず、定風量で運転する送風手段である。
【００４１】
風路設置の差圧発信器１２は、給気通路１００の気圧を検出し、検出値を電気信号として区画内差圧発信器１に発信する機器である。区画内差圧発信器１は、区画の室圧を検出し、風路設置の差圧発信器１２からの電気信号を受けて、給気通路１００の気圧と区画の室圧との差圧に対応する電気信号をＶＡＶ弁２に発信する機器である。なお、風路設置の差圧発信器１２は、給気通路１００の気圧の検出値を電気信号として空調機１０にも発信する。
【００４２】
ＶＡＶ弁２は、区画内差圧発信器１から送られる、差圧に対応する電気信号に応じて自動的に風量を調節する可変風量制御弁である。ＶＡＶ弁２は、バタフライ弁と、このバタフライ弁の羽根を駆動させるモータと、このモータの回転駆動を前記バタフライ弁に伝達するギアと、前記バタフライ弁の開度を前記電気信号に応じて制御するフィードバック制
御手段とから構成されている。前記モータは、モータの回転軸が９０度回転するのに要する時間は例えば０．３秒程度、前記ギアのギア比は１００分の１程度である。この場合、ＶＡＶ弁２の、前記バタフライ弁が９０度回転するのに要する時間（全開から全閉までの最短時間、以下「ストローク時間」とも言う）は、３０秒程度に設定されている。
【００４３】
ＶＳＴ弁３は、給気の停止過程又は開始過程において、給気量を所定の速度で変化させる可変ストローク時間制御弁である。ＶＳＴ弁３は、バタフライ弁と、このバタフライ弁の羽根を駆動するモータと、このモータの回転駆動を前記バタフライ弁に伝達するギアと、前記モータの通電比率を制御する通電制御手段とから構成されている。前記モータは、モータの回転軸が９０度回転するのに要する時間が例えば０．３秒程度、前記ギアのギア比は６００分の１程度である。
【００４４】
前記通電制御手段は、両端に電圧が加えられる抵抗を接触移動する摺動子の位置に比例した電圧を出力するポテンショメータと、ポテンショメータの抵抗値に比例してモータへの通電とその遮断とを一定のパルス間隔で交互に繰り返す操作信号を発信する電力スイッチング素子と、前記操作信号に応じてモータへの通電とその遮断とを操作するトランジスタリレーとによって構成されている。
【００４５】
この場合、ＶＳＴ弁３のストローク時間は、通電比率が１００％の時は１８０秒程度であり、通電比率が小さくなると長くなり、例えば通電比率が１０％の時では１８００秒程度である。このように、ＶＳＴ弁３は、モータへの通電とその遮断によるモータの通電比率を適宜調整することにより、制御時における全開から全閉まで又は全閉から全開までの所要時間を１８０秒以上の所望の時間に制御することが可能である。
【００４６】
ＣＡＶ弁１３、１４、１７は、高性能フィルタ付き給気ユニット１６、１９に備えられている高性能フィルタの経時的な目詰まりによる圧力損失の増加が原因で低下する給気量に対応して給気通路の給気量を増加させ、圧力損失の増加による給気量の低下を補償し、所定の給気量を維持する一定風量弁である。高気密ダンパ１５、１８、２２、２５は、ストローク時間が２０〜３０秒程度のダンパである。高性能フィルタ付き給気ユニット１６、１９及び高性能フィルタ付き排気ユニット２０、２１、２４は、空気浄化手段である高性能フィルタが備え付けられているユニットである。
【００４７】
本実施の形態の室圧制御システムの作動状態を説明する。まず、所定の流量の空気が各区画に供給されている定常状態におけるシステムの作動状態を説明する。
【００４８】
本実施の形態では、Ａ区画からＦ区画は、図示するように区画の容積が異なる。区画の容積は、例えばその区画での作業に応じて設定される。これらの区画のそれぞれは、必要とされる清浄度が隣接する区画に対して異なる区画であり、この必要とされる清浄度に応じて各区画の室圧が設定されている。各区画の室圧の設定値は、各区画と給気通路１００との差圧によって定められている。本実施の形態では、Ａ区画の室圧の設定値は２０Ｐａであり、Ｂ区画の室圧の設定値は０Ｐａであり、Ｃ区画の室圧の設定値は１０Ｐａであり、Ｄ区画の室圧の設定値は２０Ｐａであり、Ｅ区画の室圧の設定値は４０Ｐａであり、Ｆ区画の室圧の設定値は２０Ｐａである。本実施の形態の定常状態の運転では、高気密ダンパ１５、１８、２２、２５、及びＶＳＴ弁３は全開となっている。
【００４９】
外気供給通路１０５から外気が空調機１０に供給される。また、空調機１０には、後述する排気通路１０４から還気が供給される。空調機１０に供給された空気は、温度と湿度が調節され、中性能フィルタ１１に送られる。中性能フィルタ１１では、空気中から塵埃が除去される。
【００５０】
給気通路１００における給気量は、風路設置の差圧発信器１２による検出値が所定の値を維持するように、空調機１０におけるトランジスターインバータで電源周波数を制御し、空調機１０の回転数が制御されることにより、決定される。
【００５１】
温度と湿度が調節され塵埃が除去された給気通路１００の清浄空気は、ＣＡＶ弁１３、１４、１７に送られる。ＣＡＶ弁１３は、下流側に接続される他の区画や低露点空気製造装置等に必要な所定の流量の清浄空気を通す。ＣＡＶ弁１４は、Ａ区画からＥ区画の室圧を維持するのに必要とされる所定の流量の清浄空気を給気通路１０１に供給する。ＣＡＶ弁１７は、Ｆ区画の室圧を維持するのに必要とされる所定の流量の清浄空気を給気通路１０２に供給する。
【００５２】
このように、空調機１０による給気通路１００の給気量の制御、及び各ＣＡＶ弁による給気量の制御によって、Ａ区画からＦ区画の各区画には、室圧の設定値を維持するのに十分な流量の空気が常時供給される。
【００５３】
給気通路１０１に供給された清浄空気は、高性能フィルタ付き給気ユニット１６の高性能フィルタを通って、Ａ区画からＥ区画の各区画に供給される。このように、Ａ区画からＥ区画の各区画には、所定の流量の清浄空気が給気通路１０１から供給される。
【００５４】
同様に、給気通路１０２に供給された清浄空気は、高性能フィルタ付き給気ユニット１９の高性能フィルタを通って、Ｆ区画に供給される。このように、Ｆ区画には、所定の流量の清浄空気が給気通路１０２から供給される。
【００５５】
区画内差圧発信器１は、各区画の室圧を検出し、風路設置の差圧発信器１２の検出値との差に対応する電気信号をＶＡＶ弁２に送信する。ＶＡＶ弁２は、室圧と給気通路１００の気圧との差圧の偏差に対応する電気信号を受信して、検出値から求められた差圧が設定値になるように、前記バタフライ弁の操作量をＰＩＤ動作によって求め、排気量を制御する。
【００５６】
このようなＶＡＶ弁２の排気量の制御により、Ａ区画からＥ区画の各区画では、各区画の室圧が所望の値に保たれるように、各区画への給気量に応じた量の空気が、高性能フィルタ付き排気ユニット２０、２１、２４の高性能フィルタを介して各区画から排出される。このようにして、Ａ区画からＥ区画の各区画の室圧は設定値に対応して一定に維持されている。
【００５７】
同様に、このようなＶＡＶ弁２の排気量の制御により、Ｆ区画では、Ｆ区画の室圧が所望の値に保たれるように、Ｆ区画への給気量に応じた量の空気が、高性能フィルタ付き排気ユニット２１の高性能フィルタを介してＦ区画から排出される。このようにして、Ｆ区画の室圧は設定値に対応して一定に維持されている。
【００５８】
なお、ＶＡＶ弁２の制御周期、すなわち、前記電気信号がＶＡＶ弁２に入力され、設定値との制御偏差が求められ、ＶＡＶ弁２の操作量が求められ、ＶＡＶ弁２の操作が行われ、再び前記電気信号がＶＡＶ弁２に入力されるまでの時間は、約３００ミリ秒である。
【００５９】
Ａ区画、Ｂ区画、Ｃ区画、及びＦ区画から排出された空気は、排気通路１０３を通り、排気ファン２３から外気に放出される。Ｄ区画及びＥ区画から排出された空気は、排気通路１０４を通り、還気ファン２６から空調機１０に送られる。還気ファン２６から空調機１０に送られた還気は、給気用の清浄空気に再利用される。
【００６０】
本実施の形態のシステムでは、外気供給通路１０５からの外気は、還気量の変化を補償
し、給気量を担保するために取り入れられる。最低外気供給量は、還気の変化量に応じて設定されるが、還気の変化量は、予め設定することができるので、以下に説明する給気の停止過程及び開始過程においても、本実施の形態では最低外気供給量は確保される。
【００６１】
次に、所望の区画の改修や滅菌等の処置を行うために、定常状態から所望の区画への給気を停止するための本実施の形態のシステムの作動状態を説明する。なお、ＶＳＴ弁３には、ＶＡＶ弁の制御動作に影響を与えないストローク時間が設定される。ＶＳＴ弁３のストローク時間は、各区画の容積や気密性に応じて、ＶＳＴ弁３ごとに異なる時間に設定されていても良いし、全てのＶＳＴ弁３について、最も遅いストローク時間を要する区画に対応するＶＳＴ弁３のストローク時間に設定されていても良い。
【００６２】
ＶＳＴ弁３は、前述したように、定常状態では全開状態で保持されている。所望の区画での改修又は滅菌等の処置を行おうとする場合では、対象となる区画と給気通路を同じくするＶＳＴ弁３を一括して、全開から全閉に操作する。この操作が行われるＶＳＴ弁３は、設定されたストローク時間に応じて、ＶＡＶ弁２のストローク時間に比べてゆっくりとした速度で閉じる。
【００６３】
ＶＳＴ弁３が閉じている間、給気通路１０１、１０２の給気量は変わらないが、このＶＳＴ弁３に対応する区画への給気量は低下し、室圧の検出値も低下する。閉じているＶＳＴ弁３に対応するＶＡＶ弁２は、前述した検出値の低下に応じて、室圧が設定値に基づいて一定に維持されるように、排気量が低下する方向に作動する。
【００６４】
ＶＳＴ弁３は、前述したストローク時間でゆっくりと作動することから、ＶＡＶ弁２の一制御周期の間に変化する区画への給気量の変化量が小さく、この給気量の変化に応じて変化する室圧の低下も小さい。したがって、ＶＡＶ弁２の一制御周期の間には、室圧は、ＶＡＶ弁２の操作のみによって設定値への回復が可能な程度しか変化しない。したがって、ＶＳＴ弁３が全閉するまで、このＶＳＴ弁３に対応する区画の室圧は一定に維持される。
【００６５】
ＶＳＴ弁３が全閉したことを確認したら、対応する高気密ダンパを全閉に操作し、対象となる区画を完全に遮断する。
【００６６】
改修、滅菌等の処置が終了したら、前記高気密ダンパを全閉から全開に操作し、ＶＳＴ弁３を全閉から全開に一括して操作する。ＶＳＴ弁３は、設定されたストローク時間に応じて、ＶＡＶ弁２のストローク時間に比べてゆっくりとした速度で開く。ＶＳＴ弁３の閉操作時と同様に、ＶＡＶ弁２の一制御周期の間には、室圧は、ＶＡＶ弁２の操作のみによって設定値への回復が可能な程度しか変化しない。したがって、ＶＳＴ弁３が全開するまで、このＶＳＴ弁３に対応する区画の室圧は一定に維持される。
【００６７】
なお、本実施の形態では、給気通路１０１、１０２、及び排気通路１０３、１０４に対応して高気密ダンパを設ける構成としたが、個々のＶＳＴ弁３及びＶＡＶ弁２に対応して高気密ダンパを設ける構成とすると、同一の給気系統の特定の区画のみの給気を、室圧を維持したまま停止し又は開始することが可能である。
【００６８】
また、排気ファン２３の回転数の制御については、ＶＡＶ弁２の開度と排気通路の差圧（例えば排気通路の気圧と大気圧との差圧）とで制御することも考えられるが、このような排気量の制御を行うと、ＶＡＶ弁２の制御と排気ファン２３の回転数の制御とが互いに干渉し合い、ハンチングを生じることがある。このような観点から、本実施の形態では、排気ファン２３の回転数の制御は行わないものとした。
【００６９】
また、本実施の形態では、区画内差圧発信器１が、各区画の室圧と給気通路１００の気圧との差圧に応じた電気信号を発信する構成としたが、本発明ではこの構成に限定されず、例えば区画内差圧発信器１と風路設置の差圧発信器１２とのそれぞれがＶＡＶ弁２に検出値に応じた電気信号を発信し、ＶＡＶ弁２において検出値から差圧を求める構成としても良い。
【００７０】
また、本実施の形態では、給気の停止過程又は開始過程において、各区画への給気量をＶＳＴ弁３によって制御する構成とした。このような構成は、室圧が正圧である場合に好適であるが、本発明では室圧は負圧であっても良い。室圧を負圧に維持する場合では、給気の停止過程又は開始過程において、空調機１０のファンの回転数によって室圧を一定に維持することも可能である。
【００７１】
本実施の形態における室圧制御システムは、所定の給気量を維持し、排気量を制御することによって室圧を制御するシステムにおいて、排気量の制御に影響を与えない速度で開閉するＶＳＴ弁３を設けたことから、定常状態において室圧を維持する制御によって、給気の停止過程又は開始過程における室圧を維持するように制御することができる。したがって、給気の停止過程又は開始過程において室圧を設定値に保つことができ、給気通路及び排気通路に対して複数の部屋が並列に接続されている場合においても、複数の部屋の間におけるクロスコンタミネーション（相互汚染）を防止することができる。
【００７２】
また、本実施の形態における室圧制御システムは、複数の部屋に清浄な空気が供給され、それぞれの部屋に個別に設定されている室圧を、給気中のいかなる場合でも維持することができることから、製薬工場や半導体工場等のような、厳密な清浄環境を要する施設に適用することができる。
【００７３】
＜第二の実施の形態＞
本発明の他の実施の形態として、排気量に対応して給気量を制御して室圧を負圧に制御するシステムを図２に示す。
【００７４】
本実施の形態の室圧制御システムは、ＣＡＶ弁１３、１４及び１７が取り外され、給気通路１０１にはＡからＥの五つの各区画に対応するＶＡＶ弁３２が設けられ、給気通路１０２にはＦ区画に対応するＶＡＶ弁３２が設けられ、排気通路１０３には、ＡからＣ及びＦの四つの各区画に対応するＶＳＴ弁３３が設けられ、また高気密ダンパ２２と排気ファン２３との間にＣＡＶ弁３４が設けられ、排気通路１０４には、Ｄ及びＥの二つの各区画に対応するＶＳＴ弁３３が設けられ、また高気密ダンパ２５と還気ファン２６との間にＣＡＶ弁３７が設けられ、排気ファン２３及び還気ファン２６をトランジスターインバータ駆動のファンとし、トランジスターインバータで電源周波数を制御して、排気通路１０３の総通気量及び排気通路１０４の総通気量を制御する以外は、第一の実施の形態の室圧制御システムと同様に構成されている。
【００７５】
本実施の形態の室圧制御システムでは、排気ファン２３とＣＡＶ弁３４によってＡからＣ及びＦの各区画の排気量が一定に保たれ、還気ファン２６とＣＡＶ弁３７によってＤ及びＥの各区画の排気量が一定に保たれる。これに対して各区画への給気量は、区画内差圧発信器１から送られる電気信号によって、給気通路１００の気圧に対して負圧に設定されている各区画毎の室圧を維持するように、ＶＡＶ弁３２により自動的に制御される。
【００７６】
排気の停止過程や排気の開始過程では、ＶＳＴ弁３３を第一の実施の形態と同様に作動させる。これにより、各区画の室圧を給気通路１００の気圧に対して負圧に維持した状態で、排気の停止及び排気の開始を行うことができる。
【実施例】
【００７７】
本実施例では、Ａ室、Ｂ室、及びＣ室の三つの部屋が同一の給気通路によって並列に接続され、かつ同一の排気通路によって並列に接続されている以外は、図１に示したシステムと同様に構成されている実験施設を用いた。Ａ室の容積は１６．４５ｍ3であり、Ｂ室
の容積は１６．４５ｍ3であり、Ｃ室の容積は１０．７１ｍ3である。各室には所定の流量の清浄空気を供給し、各室の室圧は、ＶＡＶ弁による排気量の制御によって所定の値に維持されている。この実験施設において、Ａ室に対応するＶＳＴ弁を１０８０秒のストローク時間で閉止した。このときの各室の室圧を図３に示し、このときの各室の給気量及び排気量を図４に示す。
【００７８】
１０８０秒のストローク時間でＶＳＴ弁を閉止した場合では、図３に示すように、ＶＳＴ弁の閉止操作前、閉止過程、及び閉止操作後において、各室の室圧が一定に維持されている。また、１０８０秒のストローク時間でＶＳＴ弁を閉止した場合では、図４に示すように、各室における給気量と排気量との逆転は見られず、各室において、室圧を一定に維持するための給気量と排気量とのバランスが適切に保たれている。
【００７９】
＜比較例＞
実施例１と同じ実験施設を用い、Ａ室に対応するＶＳＴ弁を２０秒のストローク時間で閉止した。このときの各室の室圧を図５に示し、このときの各室の給気量及び排気量を図６に示す。
【００８０】
２０秒のストローク時間でＶＳＴ弁を閉止した場合では、図５に示すように、各室における室圧の順位の逆転は見られなかったが、室圧は大きく変動した。また、２０秒のストローク時間でＶＳＴ弁を閉止した場合では、図６に示すように、各室における給気量と排気量との逆転が見られ、各室において、室圧を一定に維持するための給気量と排気量とのバランスが一時的に崩れている。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例で示した実験施設のＡ室に対応するＶＳＴ弁を、ストローク時間１０８０秒で定常状態から閉止したときの各室の室圧を示す図である。
【図４】本発明の実施例で示した実験施設のＡ室に対応するＶＳＴ弁を、ストローク時間１０８０秒で定常状態から閉止したときの各室の給気量及び排気量を示す図である。
【図５】本発明の実施例で示した実験施設のＡ室に対応するＶＳＴ弁を、ストローク時間２０秒で定常状態から閉止したときの各室の室圧を示す図である。
【図６】本発明の実施例で示した実験施設のＡ室に対応するＶＳＴ弁を、ストローク時間２０秒で定常状態から閉止したときの各室の給気量及び排気量を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  区画内差圧発信器
２、３２  ＶＡＶ弁
３、３３  ＶＳＴ弁
１０  空調機
１１  中性能フィルタ
１２  風路設置の差圧発信器
１３、１４、１７、３４、３７  ＣＡＶ弁
１５、１８、２２、２５  高気密ダンパ
１６、１９  高性能フィルタ付き給気ユニット
２０、２１、２４  フィルタ付き排気ユニット
２３  排気ファン
２６  還気ファン
１００〜１０２  給気通路
１０３、１０４  排気通路
１０５  外気供給通路
【図１】
0004712853.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004712853.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004712853.tif 000006
【図６】
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