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JP7531258B2 - Air Conditioning Control System - Google Patents
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Description

特許法第30条第2項適用 ▲1▼発行日 令和2年4月5日 刊行物 クリーンテクノロジー 2020年4月号 27~30頁 日本工業出版株式会社 ▲2▼発行日 令和2年4月21日 刊行物 空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集 第45~48頁 C-3 公益社団法人日本空気清浄協会出版Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies ▲1▼ Publication date April 5, 2020 Publication Clean Technology April 2020 issue Pages 27-30 Japan Industrial Publishing Co., Ltd. ▲2▼ Publication date April 21, 2020 Publication Proceedings of the Air Purification and Contamination Control Research Conference Pages 45-48 C-3 Japan Air Cleaning Association Publication

本発明は、温度制御の最適化と省エネルギー化を共に実現する空調制御システムに係り、特に半導体工場、フラットパネルディスプレイに使うフィルムや液晶、有機ELなどを製造する工場、あるいは精密機械工場などに用いられる工業用クリーンルームの空調制御システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning control system that realizes both optimized temperature control and energy conservation, and in particular to an air conditioning control system for industrial clean rooms used in semiconductor factories, factories that manufacture films, liquid crystals, and organic electroluminescence (EL) films used in flat panel displays, precision machinery factories, etc.

工業用クリーンルームの空調では、僅かでも浮遊微粒子があると、製造中の製品に付着して製品不良を起こすために、作業室を必要に応じて清浄な状態とし、製品の品質と信頼性を高め、歩留りの向上に努めている。 In industrial clean room air conditioning, even small amounts of airborne particles can adhere to products being manufactured and cause product defects, so work rooms are kept clean as needed to improve product quality and reliability and increase yields.

最近では、半製品や製品を製造したり工程間を搬送したりする領域だけを局所的に清浄化するミニエンバイロメントやマイクロエンバイロメントといわれる考え方が浸透している。実際は、半製品や製品が暴露される空間を小空間として他から隔離し、該小空間内を局所的に高清浄に保つという技術思想であり、生産装置や工程間搬送等に導入されている。 Recently, the idea of mini-environments and micro-environments, which locally purify only the areas where semi-finished products or finished products are manufactured or transported between processes, has become widespread. In reality, this is a technical idea that isolates the space where semi-finished products or finished products are exposed from the rest as a small space and maintains a locally high level of cleanliness within this small space, and has been introduced into production equipment, transport between processes, etc.

この方式では、クリーンルーム内でも特に高い清浄度を確保する領域は局所に限定され、その他の領域には昔ほど高清浄度は要求されないため、室全体としてはある程度の清浄度を保てばよいことになる。こうして、大空間(ボールルーム)が工業用クリーンルームの主流となっている。 With this method, the areas within the clean room where particularly high levels of cleanliness are required are limited to certain areas, and other areas do not require the same high levels of cleanliness as in the past, so the room as a whole only needs to maintain a certain level of cleanliness. As a result, large spaces (ballrooms) have become the mainstream for industrial clean rooms.

このような大空間(ボールルーム)式のクリーンルームでも、昔の電力のかさむ全域ダウンフローとは異なるが、空気の流れは概ね上から下へ流れるよう天井の一部にHEPAフィルタを最終とする天井吹出部と、床には小さい穴を開けた有孔パネルと無孔パネルで形成した上げ床の開孔から、スラブ床と上げ床との間の空間(床下チャンバー)に空気を吸い込み、その空気を温調して再び天井から除塵して吹出す空気流れを形成している。こうして、室内で発生した塵埃をいち早く排除するようになっている。 Even in these large-area (ballroom)-style clean rooms, the air flow is generally from top to bottom, although it differs from the old full-area downflow that required a lot of electricity. A ceiling outlet with a HEPA filter at the end is installed in part of the ceiling, and air is drawn into the space between the slab floor and the raised floor (underfloor chamber) through the openings in the raised floor, which is formed by perforated and non-perforated panels with small holes in the floor, and the air is then temperature-regulated and blown out again from the ceiling to remove dust. This is how dust generated inside the room is quickly eliminated.

図4は従来のクリーンルームの一例を説明する概略構成図である。従来のクリーンルームは、図4に示すように、半導体工場等のある程度気密性の高いクリーンルーム建屋20内に設けられ、建物20の天井21とTバーやチャンネル材で格子が形成される作業領域(クリーンルーム)11の天井15との間で構成される天井サプライチャンバー14と、クリーンルーム(以下、作業領域とも称する場合もある)11の床面16とクリーンルーム建屋20の床スラブ23との間で構成される床下チャンバー17と、クリーンルーム建屋20の気密を確保した側壁22とボードやパネルで形成される作業領域11の隔壁12との間で構成されるレタンシャフトと、前記作業領域11の天井15に設けられたファンフィルタユニット(FFU)2と、帰還空気を冷却する空気冷却手段(ドライコイル)3から構成されている。 Figure 4 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional clean room. As shown in Figure 4, the conventional clean room is installed in a clean room building 20 that is relatively airtight, such as a semiconductor factory, and is composed of a ceiling supply chamber 14 formed between the ceiling 21 of the building 20 and the ceiling 15 of the work area (clean room) 11, in which a lattice is formed using T-bars or channel materials, an underfloor chamber 17 formed between the floor surface 16 of the clean room (hereinafter also referred to as the work area) 11 and the floor slab 23 of the clean room building 20, a return shaft formed between the airtight side wall 22 of the clean room building 20 and the partition wall 12 of the work area 11, which is formed using boards or panels, a fan filter unit (FFU) 2 installed on the ceiling 15 of the work area 11, and an air cooling means (dry coil) 3 for cooling the return air.

そして、天井サプライチャンバー14内の空気は、ファンフィルタユニット2で気中の塵埃を除去し所定の清浄度を確保し、清浄されて、作業領域11内へ吹出される。作業領域11内へ吹出された空気は、作業領域の床面16のパンチングパネルの開孔などから排出され、空気冷却手段3で冷却された後にレタンシャフトを通り、天井サプライチャンバー14に戻る。天井サプライチャンバー14に戻った空気はファンフィルタユニット(FFU)2の搬送力で再び作業領域11内へ吹出される。 The air in the ceiling supply chamber 14 is then cleaned by the fan filter unit 2 to ensure a specified level of cleanliness, and is then blown into the work area 11. The air blown into the work area 11 is exhausted through holes in a punched panel on the floor surface 16 of the work area, cooled by the air cooling means 3, and then passes through the return shaft and returns to the ceiling supply chamber 14. The air that has returned to the ceiling supply chamber 14 is blown out again into the work area 11 by the conveying force of the fan filter unit (FFU) 2.

図4では解り難いが、大空間(ボールルーム)クリーンルームの容積は大きく、図では抽象的に記載したファンフィルタユニット2は1個のユニットではなく群であり、図では空気冷却手段3一つについて片側に位置するファンフィルタユニット2の3台が受け持つ送風流域は、3台分で25~30mの長さのイメージとなっている。そして、図4の奥行側にも複数台のファンフィルタユニット2が並ぶイメージである。つまり、ドライコイルである空気冷却手段3ごとに作業領域11内を横方向に複数のエリアに分割し、その大きなエリアには一つの空気冷却手段3にて冷却された空気が循環することとなる。 Although it is difficult to see in Figure 4, the volume of a large space (ballroom) clean room is large, and the fan filter unit 2, which is depicted abstractly in the figure, is not a single unit but a group, and the air flow area covered by three fan filter units 2 located on one side of one air cooling means 3 in the figure is imagined to be 25 to 30 m long for the three units. Also, multiple fan filter units 2 are imagined to be lined up on the depth side of Figure 4. In other words, the work area 11 is divided horizontally into multiple areas for each air cooling means 3, which is a dry coil, and air cooled by one air cooling means 3 circulates in the larger area.

作業領域11の室内温度変化は、ボールルーム方式が採用されたことでそれ以前の方式と比較すると少し緩和された。それでも、例えば23℃設定値に対し許容誤差は±1℃程度と厳しい場合がある。この室内温度は生産装置などが稼働して熱負荷として室内に発熱物があったとしても、室のどこでも23℃設定値が保てるように、最大負荷が発生した熱に対して冷却した後、つまり還気として床4の排出口から出る際に23℃が保てるように設備側の能力を備えるのである。よって、天井吹き出しの空気温度は室内熱負荷が大きければ23℃よりもずっと低温になり、負荷が小さいと23℃に近くづく低温となる。 The change in the indoor temperature in the work area 11 has been somewhat alleviated by the adoption of the ballroom system compared to previous systems. Even so, the tolerance for a set value of 23°C can be strict, for example at around ±1°C. This indoor temperature is designed to maintain the set value of 23°C anywhere in the room, even if production equipment or the like is in operation and there is heat generated in the room as a heat load. The equipment has the capacity to maintain 23°C after cooling the heat generated by the maximum load, that is, when the air leaves the exhaust port on floor 4 as return air. Therefore, the temperature of the air discharged from the ceiling will be much lower than 23°C if the indoor heat load is large, and will be close to 23°C if the load is small.

このように、従来のクリーンルームの空調制御システムでは、実際は25~30mの奥行である横方向分割の大きな作業領域にひとつの空気冷却手段3が受け持ち、その空気冷却手段3一つの比例制御弁にて流量制御されるので、大きな作業領域に1点の検出温度センサーの計測値と温度設定値(例えば23℃設定値)との偏差に基づく演算信号により比例制御弁の熱媒の流量制御を行うこととなる。 In this way, in conventional clean room air conditioning control systems, one air cooling means 3 is responsible for a large horizontally divided work area that is actually 25 to 30 m deep, and the flow rate of that air cooling means 3 is controlled by a single proportional control valve, so the flow rate of the heat transfer medium of the proportional control valve is controlled by a calculation signal based on the deviation between the measurement value of a single detection temperature sensor in the large work area and the temperature set value (for example, a set value of 23°C).

従来のクリーンルームの空調制御では、レタンシャフトの側壁22の近傍に温度センサーを設置し、この温度センサーの測定値が目標温度となるように空気冷却手段(ドライコイル)3の吸気温度を温度コントローラーにより調整してファンフィルタユニット2の風速(ファン回転数)を一定としている。
作業量領域11内の温度ムラの調整は、ファンフィルタユニット2の風速設定(ファン回転数)を運転員(オペレーター)が手動で調整するのが一般的であった。
In conventional air conditioning control for clean rooms, a temperature sensor is installed near the side wall 22 of the return shaft, and the intake air temperature of the air cooling means (dry coil) 3 is adjusted by a temperature controller so that the measurement value of this temperature sensor becomes the target temperature, thereby keeping the air speed (fan rotation speed) of the fan filter unit 2 constant.
In general, temperature unevenness within the work volume area 11 is adjusted by an operator manually adjusting the wind speed setting (fan rotation speed) of the fan filter unit 2 .

このように、従来の空調制御システムにおける温度制御方式では、作業領域内に設置された生産装置の熱負荷の差で生じる温度ムラを調整するためには、エリアに分割されているファンフィルタユニット2の風速をオペレーターが手動で調整する必要があり、生産装置のレイアウトを変更した場合にも、ファンフィルタユニット2の風速をオペレーターが手動で再調整する必要があった。 Thus, in the temperature control method of conventional air conditioning control systems, in order to adjust temperature unevenness caused by differences in heat loads of production equipment installed in the work area, the operator had to manually adjust the air speed of the fan filter unit 2, which is divided into areas, and even if the layout of the production equipment was changed, the operator had to manually readjust the air speed of the fan filter unit 2.

さらに、省エネルギーを実現するためには、ファンフィルタユニット2の風速の微調整を、オペレーターが現在時点での状況を見ながら経験的に行うのが一般的であった。 Furthermore, in order to achieve energy savings, it was common for the operator to make fine adjustments to the wind speed of the fan filter unit 2 empirically while observing the current situation.

空調制御システムにおける温度制御に回帰制御法などの予測手段を用いるものも知られている。この種の先行技術に関するものとして、例えば、特許文献1、特許文献2を挙げることができる。 Air conditioning control systems are also known that use predictive methods such as regression control methods for temperature control. Examples of this type of prior art include Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1は、コンピュータシミュレーションを行うことなく、計測された外気温から建物内の部屋の室温を推定することを可能にする室温推定装置を開示する。この室温推定装置は、記憶部、予測式生成部、予測推移取得部、室温推定部を備え、予測式生成部は、記憶部に格納された所定の抽出期間における複数日についてそれぞれ複数の時刻における時刻ごとの室温および外気温のデータを用いて、時刻ごとの室温のデータと外気温のデータとの関係を表す複数の回帰予測式をそれぞれ予測式として求める。
室温推定部は予測推移取得部が取得した外気温の推移から着目する日時の外気温を求め、当該日時に対応する時刻の予測式に外気温を当て嵌めることにより室温を推定するようにしたものである。
Patent Literature 1 discloses a room temperature estimation device that makes it possible to estimate the room temperature of a room in a building from the measured outside air temperature without performing a computer simulation. This room temperature estimation device includes a memory unit, a prediction formula generation unit, a prediction trend acquisition unit, and a room temperature estimation unit, and the prediction formula generation unit uses the room temperature and outside air temperature data for each time at each of multiple times for multiple days in a predetermined extraction period stored in the memory unit to obtain multiple regression prediction formulas that each represent the relationship between the room temperature data and the outside air temperature data for each time as prediction formulas.
The room temperature estimation unit determines the outside temperature at a given date and time from the trend in outside temperature acquired by the predicted trend acquisition unit, and estimates the room temperature by fitting the outside temperature to a prediction formula for the time corresponding to that date and time.

特許文献2は、熱源機器や循環ポンプの特性の変化や外的な環境の変化に対応し、長期間にわたって常に最適な送水温度の決定を行う送水温度制御装置を開示する。この送水温度制御装置は、熱源機器の運転中に、現在の負荷状況に関連する関連パラメータとして、熱源機器1の使用エネルギー量PW1と、冷温水ポンプの使用エネルギー量PW2と、熱源機器からの冷温水の送水温度TSと、外気温度toutの実績値を定期的に収集・蓄積する。 Patent Document 2 discloses a water supply temperature control device that responds to changes in the characteristics of the heat source equipment and the circulation pump, and to changes in the external environment, and constantly determines the optimal water supply temperature over a long period of time. While the heat source equipment is in operation, this water supply temperature control device periodically collects and accumulates the amount of energy used by the heat source equipment 1 PW1, the amount of energy used by the cold/hot water pump PW2, the cold/hot water supply temperature TS from the heat source equipment, and the actual values of the outside air temperature tout as relevant parameters related to the current load situation.

そして、これらの関連パラメータを収集する毎に、その収集した関連パラメータの実績値を多次元空間にプロットし、RSM-Sの技術により応答曲面モデルを作成し、その作成した応答曲面モデルより現在の最適送水温度TSspを決定している。 Each time these related parameters are collected, the actual values of the collected related parameters are plotted in a multidimensional space, a response surface model is created using RSM-S technology, and the current optimal water supply temperature TSsp is determined from the response surface model that has been created.

特許第6160945号公報Patent No. 6160945 特許第5320128号公報Patent No. 5320128

しかしながら、特許文献1は複数日の特定の時刻における室温および外気温のデータを用いて室温を表す回帰式を得ることを基本としているもので、外気の温度の外乱だけではなく室内の生産装置の発熱外乱に影響されるクリーンルームの温度制御を行うことまで示唆しない。特許文献2は冷却水の送水温度を、熱源機器の使用エネルギー量、循環ポンプの使用エネルギー量の合計を第1軸に、送水温度を第2軸に、外気温度を第3軸とした3次元空間に過去の実績値をプロットし、多次元スプラインによる補間技術を用いて作成した応答曲面モデルの断面を現在の外気温度で切り出す。この断面における合計エネルギーが最小値となる送水温度を求めるものであり、特許文献1に開示の発明と同様に、外気の温度の外乱だけではなく室内の生産装置の発熱外乱に影響されるクリーンルームの温度制御を行うことまで示唆しない。 However, Patent Document 1 is based on obtaining a regression equation that represents the room temperature using data on the room temperature and the outside air temperature at specific times on multiple days, and does not suggest temperature control in a clean room that is affected not only by disturbances in the outside air temperature but also by disturbances in heat generated by the production equipment inside the room. Patent Document 2 plots the past performance values of the cooling water supply temperature in a three-dimensional space with the total amount of energy used by the heat source equipment and the amount of energy used by the circulation pump on the first axis, the water supply temperature on the second axis, and the outside air temperature on the third axis, and cuts out a cross section of a response surface model created using multidimensional spline interpolation technology at the current outside air temperature. It determines the water supply temperature at which the total energy on this cross section is the minimum, and like the invention disclosed in Patent Document 1, does not suggest temperature control in a clean room that is affected not only by disturbances in the outside air temperature but also by disturbances in heat generated by the production equipment inside the room.

本発明の目的は、上記に鑑みて、室内の生産装置の発熱外乱に影響されるクリーンルーム(作業領域を含む)内の温度の最適化と省エネルギー化を実現し、かつオペレーターの介在無しに自動化した空調制御システムを提供することにある。 In view of the above, the object of the present invention is to provide an air conditioning control system that optimizes the temperature and saves energy in a clean room (including the work area) that is affected by heat disturbances from indoor production equipment, and that is automated without the need for operator intervention.

本願の発明者等は、エネルギー集約的であるクリーンルームの空調を、高い清浄度と温度制御性、省エネルギーを同時に満足する所謂、多目的最適化を実現する手段として、過去の状況から結果を予測しつつ行う判断に機械学習AIを用いる実験を試みた。本発明に係る空調制御システムはこの試みに基づいて具体化したものである。 The inventors of the present application conducted an experiment using machine learning AI to make decisions while predicting results from past conditions, as a means of achieving so-called multi-objective optimization of energy-intensive cleanroom air conditioning that simultaneously achieves high cleanliness, temperature controllability, and energy conservation. The air conditioning control system of the present invention is the embodiment of this experiment.

本発明は以下に記載する代表的な構成とした。なお、ここ(図1)では、本発明の理解を容易にするため、後述する実施例の図面に用いた参照符号を付すが、本発明はこの参照符号で示される構成によって限定されるものではない。 The present invention has the following representative configuration. Note that, in order to facilitate understanding of the present invention, reference symbols used in the drawings of the embodiments described below are used here (Fig. 1), but the present invention is not limited to the configurations indicated by these reference symbols.

本発明は、(1)クリーンルームの内部で、生産装置のロード・アンロード部が側部に配置される作業領域の天井裏に設けられたサプライチャンバーに設置されて空調空気を当該作業領域に給気するファンフィルタユニットと、前記作業領域の側部から前記生産装置のロード・アンロード部と対向する本体端部及びさらにメンテナンス通路へ向けて設けられて、作業領域に給気された空調空気が生産装置の間を通過した後熱を帯びて上昇気流となり、熱を帯びた空調空気を前記サプライチャンバーへ還流させる帰還路と、
前記帰還路を還流する空調空気の通過する位置に設けられて前記サプライチャンバーに還流される空気を冷却する空気冷却手段を備えた空調制御システムであって、
前記作業領域の室内温度を計測し前記空気冷却手段の制御に関する給気温度センサーと、
前記帰還路を通過する空気の温度を計測し前記ファンフィルタの給気量及び前記空気冷却手段の制御に関する無線子機である複数の還気温度センサーと、
プログラマブルコントローラー、ファンフィルターユニットコントローラー、前記複数の還気温度センサーから計測信号を無線で受け取る還気温度センサー親機、AI用PCを有するシステム制御部と、
前記システム制御部の制御信号で前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器と、
前記システム制御部の制御信号で前記空気冷却手段への冷水の供給量を操作するための二方弁と、を備え、
前記AI用PCには機械学習ソフトウエアをインストールしてなり、前記AI用PCは、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方弁開度、および室内温度設定値に基づいた、最適な複数の帰還路を通過する空気温度設定値と最適な室内温度設定値とのセットである最適設定目標値セットとして前記プログラマブルコントローラーへ所定時間ごとに出力し、
前記プログラマブルコントローラーは、前記AI用PCから受け取った最適設定目標値セットを、複数の帰還路を通過する空気温度の設定値、及び室内温度の設定値として再設定したうえで、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値とを受け取り、前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器の操作量と二方弁開度とをPID制御することを特徴とする。
The present invention comprises: (1) a fan filter unit installed in a supply chamber provided in the ceiling of a work area inside a clean room, the work area being disposed on the side of which is a loading/unloading unit of a production device, the fan filter unit supplying conditioned air to the work area; and a return path provided from the side of the work area toward the end of the main body facing the loading/unloading unit of the production device and toward a maintenance passage, the return path causing the conditioned air supplied to the work area to pick up heat after passing between the production devices and become an updraft, and returning the heated conditioned air to the supply chamber.
An air conditioning control system including an air cooling means provided at a position where the conditioned air returning through the return path passes and cooling the air returning to the supply chamber,
an intake air temperature sensor for measuring the indoor temperature of the working area and controlling the air cooling means;
A plurality of return air temperature sensors which are wireless slave devices for measuring the temperature of the air passing through the return path and controlling the supply air volume of the fan filter and the air cooling means;
A system control unit having a programmable controller, a fan filter unit controller, a return air temperature sensor master unit that wirelessly receives measurement signals from the plurality of return air temperature sensors, and an AI PC;
a fan motor rotation speed controller for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit by a control signal from the system control unit;
a two-way valve for controlling the amount of cold water supplied to the air cooling means by a control signal from the system control unit;
The AI PC has machine learning software installed, and the AI PC outputs to the programmable controller at predetermined time intervals an optimal setting target value set, which is a set of optimal air temperature setting values passing through a plurality of return paths and an optimal indoor temperature setting value, based on the measurement value of the supply air temperature sensor, the measurement value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount, the current two-way valve opening amount, and the indoor temperature setting value;
The programmable controller resets the optimal setting target value set received from the AI PC as the set value for the air temperature passing through multiple return paths and the set value for the indoor temperature, receives the measurement value of the supply air temperature sensor and the measurement value of the return air temperature sensor, and PID controls the operation amount of the fan motor rotation speed controller and the two-way valve opening degree for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit.

(2)クリーンルームの内部で、生産装置のロード・アンロード部が側部に配置される作業領域の天井裏に設けられたサプライチャンバーに設置されて空調空気を当該作業領域に給気するファンフィルタユニットと、前記作業領域の側部から前記生産装置のロード・アンロード部と対向する本体端部及びさらにメンテナンス通路へ向けて設けられて、作業領域に給気された空調空気が生産装置の間を通過した後熱を帯びて上昇気流となり、熱を帯びた空調空気を前記サプライチャンバーへ還流させる帰還路と、
前記帰還路を還流する空調空気の通過する位置に設けられて前記サプライチャンバーに還流される空気を冷却する空気冷却手段を備えた空調制御システムであって、
前記作業領域の室内温度を計測し前記空気冷却手段の制御に関する給気温度センサーと、
前記帰還路を通過する空気の温度を計測し前記ファンフィルタの給気量及び前記空気冷却手段の制御に関する無線子機である複数の還気温度センサーと、
プログラマブルコントローラー、ファンフィルターユニットコントローラー、前記複数の還気温度センサーから計測信号を無線で受け取る還気温度センサー親機、AI用PCを有するシステム制御部と、
前記システム制御部の制御信号で前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器と、
前記システム制御部の制御信号で前記空気冷却手段への冷水の供給量を操作するための二方弁と、を備え、
前記AI用PCには機械学習ソフトウエアをインストールしてなり、前記AI用PCは、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方弁開度、および室内温度設定値に基づいた、最適な複数の帰還路を通過する空気温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセットと最適な室内温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセットとのセットである最適設定目標値セットとして前記プログラマブルコントローラーへ所定時間ごとに出力し、
前記プログラマブルコントローラーは、前記AI用PCから受け取った最適設定目標値セットを、複数の帰還路を通過する空気温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセット、及び室内温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセットとして再設定したうえで、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値とを受け取り、前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器の操作量と二方弁開度とをPID制御することを特徴とする。
(2) A fan filter unit is installed in a supply chamber provided in the ceiling of a work area inside the clean room, on the side of which the loading and unloading unit of the production equipment is located, and supplies conditioned air to the work area; and a return path is provided from the side of the work area toward the end of the main body facing the loading and unloading unit of the production equipment and further toward the maintenance passage, in which the conditioned air supplied to the work area becomes heated after passing between the production equipment and becomes an updraft, and the heated conditioned air is returned to the supply chamber.
An air conditioning control system including an air cooling means provided at a position where the conditioned air returning through the return path passes and cooling the air returning to the supply chamber,
an intake air temperature sensor for measuring the indoor temperature of the working area and controlling the air cooling means;
A plurality of return air temperature sensors which are wireless slave devices for measuring the temperature of the air passing through the return path and controlling the supply air volume of the fan filter and the air cooling means;
A system control unit having a programmable controller, a fan filter unit controller, a return air temperature sensor master unit that wirelessly receives measurement signals from the plurality of return air temperature sensors, and an AI PC;
a fan motor rotation speed controller for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit by a control signal from the system control unit;
a two-way valve for controlling the amount of cold water supplied to the air cooling means by a control signal from the system control unit;
The AI PC has machine learning software installed, and the AI PC outputs to the programmable controller at predetermined time intervals an optimal setting target value set, which is a set of an optimal setting value of the air temperature passing through a plurality of return paths, a gain related to a proportional band, and an offset related to an integral action, and an optimal setting value of the indoor temperature, a gain related to a proportional band, and an offset related to an integral action, based on the measurement value of the supply air temperature sensor, the measurement value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount, the current two-way valve opening amount, and the indoor temperature setting value,
The programmable controller resets the optimal setting target value set received from the AI PC as a set value for the air temperature passing through multiple return paths, a gain related to the proportional band, and an offset related to the integral action, and a set value for the indoor temperature, a gain related to the proportional band, and an offset related to the integral action, and then receives the measurement value of the supply air temperature sensor and the measurement value of the return air temperature sensor, and PID controls the operation amount of a fan motor rotation speed controller and a two-way valve opening degree for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit.

(3)前記AI用PCは、回帰予測部と最適設定部及び好適解選択部を備え、
前記最適設定部は、室内温度の一定性を保ちつつ省エネルギー性が良好となるという複数の目的が予め設定されていて、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方弁開度、および室内温度設定値を受領し、最適設定目標値セットを所定の範囲の中での前記複数の目的を達する組み合わせとして提示し、
前記回帰予測部は、前記最適設定部からの当初の最適設定目標値セットを受け取ったのち、前記給気温度センサーと前記複数の還気温度センサーとの計測値および室内温度設定値を入力して前記回帰予測部に備える応答曲面により前記最適設定目標値の候補値を複数算出し、算出した複数の前記最適設定目標値の候補値から回帰手法により制御実行結果を予測して制御実行結果の予測値である前記給気温度センサーの計測予測値と前記還気温度センサーの計測予測値、現在のファンモータ回転数操作量予測値、現在の二方弁開度予測値、給気温度設定値及び室内温度設定値として再度前記最適設定部へ渡し、
前記最適設定部は、予測値である前記給気温度センサーの計測予測値と前記還気温度センサーの計測予測値、現在のファンモータ回転数操作量予測値、現在の二方弁開度予測値、給気温度設定値及び室内温度設定値に基づく最適設定目標値セットを所定の範囲の中での前記複数の目的を達する組み合わせとして、再度回帰予測部へ提示し、
前記最適設定部と前記回帰予測部により評価を行って生成された複数候補値を、前記好適解選択部にて、単目的化した選択ルールに基づいて、複数候補値から最も好適な結果の一つを選択して、選択した結果を前記最適設定目標値セットとする前記(1)又は(2)に記載の空調制御システムであることを特徴とする。
(3) The AI PC includes a regression prediction unit, an optimum setting unit, and a preferred solution selection unit,
The optimum setting unit is configured to have a plurality of objectives, such as maintaining a constant indoor temperature while improving energy saving performance, and receives the measurement value of the supply air temperature sensor, the measurement value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount, the current two-way valve opening amount, and the indoor temperature setting value, and presents an optimum setting target value set as a combination that achieves the plurality of objectives within a predetermined range;
After receiving the initial optimal setting target value set from the optimal setting unit, the regression prediction unit inputs the measurement values of the supply air temperature sensor and the multiple return air temperature sensors and the indoor temperature set value to calculate multiple candidate values for the optimal setting target value using a response surface provided in the regression prediction unit, predicts a control execution result from the multiple calculated candidate values for the optimal setting target value using a regression method, and passes these to the optimal setting unit again as predicted values of the control execution result, namely the measured predicted value of the supply air temperature sensor and the measured predicted value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount predicted value, the current two-way valve opening predicted value, the supply air temperature set value, and the indoor temperature set value,
The optimum setting unit presents a set of optimum setting target values based on the predicted values of the supply air temperature sensor and the predicted value of the return air temperature sensor, the current predicted value of the fan motor rotation speed operation amount, the current predicted value of the two-way valve opening, the supply air temperature set value, and the indoor temperature set value, as a combination that achieves the multiple objectives within a predetermined range, to the regression prediction unit again;
The air conditioning control system is characterized in that the air conditioning control system is as described in (1) or (2) above, in which the optimal solution selection unit selects one of the most suitable results from the multiple candidate values generated by evaluation using the optimal setting unit and the regression prediction unit based on a single-purpose selection rule, and the selected result is used as the optimal setting target value set.

(4)前記AI用PCはさらに、データベース部、回帰予測作成部及びデジタル通信部を備え、
前記データベース部には、システム運用に先立ってシミュレーションで作成した多数の設定値の組み合わせを仮想的に実行した仮想空調制御結果が予め格納されていて、前記最適設定部と前記回帰予測部により評価を行って生成された複数候補値を、前記好適解選択部にて、単目的化した選択ルールに基づいて、複数候補値から選定した最も好適な結果である前回までの実運用結果とが随時追加で格納されており、
前記回帰予測作成部は、前記仮想結果と実運用結果とを用いて新しい応答曲面である新回帰予測を作成し、作成した新回帰予測を用いて前記回帰予測部の応答曲面を更新する(3)に記載の空調制御システムであること特徴とする。
(4) The AI PC further includes a database unit, a regression prediction creation unit, and a digital communication unit.
The database unit stores in advance virtual air conditioning control results obtained by virtually executing a large number of combinations of setting values created by a simulation prior to system operation, and the optimal setting unit and the regression prediction unit evaluate and generate multiple candidate values, and the optimal solution selection unit selects from the multiple candidate values based on a single-purpose selection rule, and stores the most optimal result from the previous actual operation, as well as the actual operation results.
The air conditioning control system is characterized in that the regression prediction creation unit creates a new regression prediction, which is a new response surface, using the virtual results and the actual operation results, and updates the response surface of the regression prediction unit using the created new regression prediction.

(5)前記プログラマブルコントローラーは、PID制御部を備え、前記AI用PCから得られた最適設定目標値セットと、前記給気温度センサー及び前記還気温度センサーの現在計測値に基づいて各々PID演算を実行してファンフィルターユニットコントローラーおよび二方弁に前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数操作量と二方弁の操作値として出力する(3)に記載の空調制御システムであることを特徴とする。 (5) The programmable controller is an air conditioning control system as described in (3), which includes a PID control section and performs PID calculations based on the optimal setting target value set obtained from the AI PC and the current measurement values of the supply air temperature sensor and the return air temperature sensor, and outputs the results to the fan filter unit controller and the two-way valve as the fan motor rotation speed operation amount of the fan filter unit and the two-way valve operation value.

(6)前記クリーンルームは、前記作業領域が平面視で一方向に順次隣接して複数配置されてなり、
前記作業領域の上部に前記サプライチャンバーと前記帰還路を有し、
前記空気冷却手段及び前記二方弁は、前記複数の作業領域上部サプライチャンバーに共通に設置され、
前記給気温度センサーは、前記作業領域の一つに設置されるとともに、前記作業領域の前記複数の帰還路のそれぞれに複数の前記還気温度センサーが設置されている(1)~(5)のいずれかに記載の空調制御システムであることを特徴とする。
(6) The clean room has a plurality of work areas arranged adjacent to each other in one direction in a plan view,
The supply chamber and the return path are disposed above the working area,
The air cooling means and the two-way valve are installed in common to the upper supply chambers of the plurality of work zones;
The air conditioning control system is characterized in that the supply air temperature sensor is installed in one of the work areas, and a plurality of return air temperature sensors are installed in each of the plurality of return paths of the work area.

(7)前記二方弁の開度は、給気温度がAI用PCが出力した給気温度目標値となるように、前記給気温度センサーの計測値に基づくPID制御より制御される(1)又は(2)に記載の空調制御システムであることを特徴とする。 (7) The air conditioning control system according to (1) or (2) is characterized in that the opening degree of the two-way valve is controlled by PID control based on the measurement value of the supply air temperature sensor so that the supply air temperature becomes the supply air temperature target value output by the AI PC.

なお、本発明は、上記の構成および後述する実施の形態に記載された構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでも無い。 The present invention is not limited to the above configuration or the configuration described in the embodiment described below, and it goes without saying that various modifications are possible within the scope of the technical concept of the present invention.

本発明の構成とした空調制御システムによれば、空調管理者(オペレーター)が手動で行っていた各エリアごとの熱負荷の差により生じる温度むらを均一化するための各エリアごとのファンフィルタユニットの風量設定値の調整が不要となる。 The air conditioning control system configured according to the present invention eliminates the need for the air conditioning manager (operator) to manually adjust the airflow settings of the fan filter units in each area to equalize the temperature variations caused by differences in heat load between areas.

クリーンルーム(作業領域)の温度状況をPCに導入したAIが常時監視し、温度制御性と省エネルギー性を同時に実現することが可能となる。 AI installed in a PC constantly monitors the temperature conditions in the clean room (work area), making it possible to simultaneously achieve temperature control and energy savings.

AIを用い、回帰的手法により数多くの組み合わせ最適化設定候補のを制御実行した結果を予測することで制御結果の安定性が向上する。また、回帰予測部を実運用データにより定期的に更新することでクリーンルームに設置されている生産装置の稼働状況による室内空調負荷変動にも対処可能となる。 By using AI to predict the results of control execution of numerous combinatorial optimization setting candidates using regression methods, the stability of the control results is improved. In addition, by periodically updating the regression prediction section with actual operation data, it becomes possible to deal with fluctuations in the indoor air conditioning load caused by the operating status of production equipment installed in the clean room.

本発明に係る空調制御システムの基本構成を説明する模式図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of an air conditioning control system according to the present invention. 本発明に係る空調制御システムの制御系を説明する機能構成図FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a control system of an air conditioning control system according to the present invention. 本発明に係る空調制御システムを複数の作業領域を持つクリーンルーム建屋に実施した作業領域配置例を説明する平面図FIG. 1 is a plan view illustrating an example of the layout of work areas in a clean room building having multiple work areas, in which the air conditioning control system according to the present invention is implemented. 従来のクリーンルームの構成例を説明する概略構成図Schematic diagram illustrating an example of the configuration of a conventional clean room.

以下、本発明に係る空調制御システムの実施の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る空調制御システムの基本構成を説明する模式図であり、クリーンルーム建屋20の天井21,側壁22、スラブ床面23で囲われた内部に生産装置1のロード・アンロード部が面して配置され、中央部の上方や床上を製品が往来する作業領域11があり、この作業領域11を室内とし、後述する還気路13とを含むクリーンルーム内を空調空気が循環する。
循環する空調空気を冷却する媒体、ここでは冷水(図1に「冷水」として示してある)は、外部から冷水路40を通して後述する電磁駆動あるいはモータ駆動される二方向弁4を介して空気冷却手段(ドライコイル)3のチューブ内へ供給される。参照符号30はシステム制御部を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an air conditioning control system according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram explaining the basic configuration of an air conditioning control system according to the present invention, in which the loading and unloading section of production equipment 1 is arranged facing the interior enclosed by a ceiling 21, side walls 22, and slab floor 23 of a clean room building 20, and there is a work area 11 above the center and on the floor where products move back and forth. This work area 11 is an indoor area, and conditioned air circulates within the clean room, including a return air duct 13 described below.
A medium for cooling the circulating air-conditioning air, here cold water (shown as "cold water" in FIG. 1), is supplied from the outside through a cold water passage 40 into the tube of the air cooling means (dry coil) 3 via a two-way valve 4 that is electromagnetically or motor-driven, which will be described later. Reference numeral 30 denotes a system control unit.

クリーンルーム建屋20の内部で、生産装置1が配置されるクリーン雰囲気対象スペースである作業領域11の二重天井15の天井裏にはサプライチャンバー14が設けられている。このサプライチャンバー14に設置されてクリーン処理した空調空気を当該作業領域11に再給気するファンフィルタユニット2を前記二重天井15吹出し面を密閉して具備する。 Inside the clean room building 20, a supply chamber 14 is provided above the ceiling of the double ceiling 15 of the work area 11, which is a space targeted for a clean atmosphere and in which the production equipment 1 is placed. A fan filter unit 2 is installed in this supply chamber 14 and supplies cleaned conditioned air back to the work area 11, sealing the air outlet surface of the double ceiling 15.

空調空気は、作業領域11から閉じた二重床16の上部に設置された複数の生産装置1の間を通過し、生産装置の熱を奪いながら昇温して、帰還路13を通ってサプライチャンバー14に還流する。この帰還路13は、作業領域11の天井から垂下して設置された隔壁12とクリーンルーム建屋20の側壁13との間に形成されている。図1では、帰還路13は作業領域11の両サイドに設けられている。なお、隔壁12は、作業領域11に設置される生産装置1の大きさ、位置などの室内状況によって床面との垂下量が調整可能であり、生産装置1の上端に接する位置まで垂下設置させることもできる。 The conditioned air passes between the multiple production devices 1 installed on top of the closed double floor 16 from the work area 11, and is heated while removing heat from the production devices, and then flows back to the supply chamber 14 through the return path 13. This return path 13 is formed between a partition wall 12 installed hanging down from the ceiling of the work area 11 and the side wall 13 of the clean room building 20. In FIG. 1, the return path 13 is provided on both sides of the work area 11. The partition wall 12 can be adjusted in how much it hangs down from the floor depending on the indoor conditions such as the size and position of the production devices 1 installed in the work area 11, and can also be installed hanging down to a position where it touches the upper end of the production devices 1.

帰還路13を還流する昇温して上昇し、サプライチャンバー14の垂直端面に至った空調空気は、還流される空気を冷却する空気冷却手段(ドライコイル)3がサプライチャンバー14の垂直端面に設置されており、前記冷水路40の途中に設置した二方向弁4を介してチューブ内に供給される「冷水」でチューブに嵌合された多数のフィンの間とチューブ外面とに接触するように空調空気を流して熱交換させて空調空気を冷却する温調がなされるようになっている。 The conditioned air that is circulated through the return path 13 rises in temperature and reaches the vertical end face of the supply chamber 14. An air cooling means (dry coil) 3 that cools the circulated air is installed on the vertical end face of the supply chamber 14, and the conditioned air is circulated so that it comes into contact with the outer surface of the tube and between the numerous fins fitted to the tube, and heat exchange occurs, cooling the conditioned air and adjusting its temperature.

作業領域11には当該作業領域の中空位置に、室内温度を計測する給気温度センサー5が設けられ、この計測される給気温度は空気冷却手段3の二方向弁4の開度に関係する値である。本実施例では、この給気温度センサー5は測定値を有線でシステム制御部30に転送するようにしてある。また、細長く設けられた作業領域11の長手方向に分割された複数の帰還路13には、通過する昇温した空調空気の温度を計測する還気温度センサー6がそれぞれ設けられ、この計測される還気温度は、分割された帰還路13毎にグループ化されたファンフィルタユニット2の給気量及び前記空気冷却手段の制御に関係する値である。本実施例では、この還気温度センサー6は無線により測定値をシステム制御部30に転送するようにしてある。 A supply air temperature sensor 5 for measuring the indoor temperature is provided in a hollow position in the work area 11, and the measured supply air temperature is a value related to the opening degree of the two-way valve 4 of the air cooling means 3. In this embodiment, the supply air temperature sensor 5 is adapted to transmit the measured value to the system control unit 30 by wire. In addition, a return air temperature sensor 6 for measuring the temperature of the heated conditioned air passing through is provided in each of the multiple return paths 13 divided in the longitudinal direction of the elongated work area 11, and the measured return air temperature is a value related to the supply air volume of the fan filter units 2 grouped for each divided return path 13 and the control of the air cooling means. In this embodiment, the return air temperature sensor 6 is adapted to transmit the measured value to the system control unit 30 by wireless.

なお、還気温度センサー6は無線により測定値をシステム制御部30に転送するようにしたのは、後述する実施例で示されるように、作業領域11が細長くなり、分割された帰還路13が多数(面積が広く管理部位との距離が大)の場合などでは、有線の施工よりも設置が容易で施工費も低減できるという理由が主である。しかし、還気温度センサー6を有線伝送とすることを否定するものでない。また、給気温度センサー5を無線でシステム制御部30接続することを排除するものもでない。 The reason why the return air temperature sensor 6 transmits its measured value wirelessly to the system control unit 30 is mainly because, as shown in the embodiment described below, in cases where the work area 11 is long and narrow and there are many divided return paths 13 (wide in area and far from the managed area), installation is easier and construction costs are lower than with wired installation. However, this does not deny the possibility of using wired transmission for the return air temperature sensor 6. Furthermore, this does not exclude the possibility of connecting the supply air temperature sensor 5 to the system control unit 30 wirelessly.

システム制御部30は、プログラマブルコントローラー7とファンフィルターユニットコントローラー8と還気温度センサー親機9、及びAI用PC10を有する。そして、システム制御部30からの制御信号で空気冷却手段3への冷水の供給量を調整操作するための二方弁4を備える。なお、参照符号31は、計測データと制御データを転送するための信号線を示す。 The system control unit 30 has a programmable controller 7, a fan filter unit controller 8, a return air temperature sensor master unit 9, and an AI PC 10. It also has a two-way valve 4 for adjusting the amount of cold water supplied to the air cooling means 3 with a control signal from the system control unit 30. Reference numeral 31 denotes a signal line for transferring measurement data and control data.

図2は本発明に係る空調制御システムの制御系を説明する機能構成図である。AI用PC10には本システムの制御手順と機械学習ソフトウエアがインストールされており、給気温度センサー5と還気温度センサー6との計測値および室内温度設定値に基づいた最適予測値を目標値としてファンフィルタユニット2を構成するファンモータの回転数を、ファンフィルターユニットコントローラー8を介してPID制御する。
もしくは、AI用PC10は、給気温度センサー5の計測値と前記還気温度センサー8の計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方向弁4の開度、および室内温度設定値に基づいた、最適な複数の帰還路13を通過する空気温度設定値と最適な室内温度設定値とのセットである最適設定目標値セットとして後述するプログラマブルコントローラー7へ所定時間ごとに出力し、プログラマブルコントローラー7は、AI用PC10から受け取った最適設定目標値セットを、複数の帰還路13を通過する空気温度の設定値、及び室内温度の設定値として再設定したうえで、給気温度センサー5の計測値と前記還気温度センサー8の計測値とを受け取り、前記ファンフィルタユニット2の給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器の操作量と二方弁開度とをPID制御する。
2 is a functional block diagram illustrating the control system of the air conditioning control system according to the present invention. The control procedure and machine learning software of this system are installed in the AI PC 10, and the rotation speed of the fan motor constituting the fan filter unit 2 is PID-controlled via the fan filter unit controller 8, with the optimal predicted value based on the measured values of the supply air temperature sensor 5 and the return air temperature sensor 6 and the indoor temperature setting value as the target value.
Alternatively, the AI PC 10 outputs an optimal setting target value set, which is a set of an optimal air temperature set value passing through the multiple return paths 13 and an optimal indoor temperature set value, based on the measurement value of the supply air temperature sensor 5, the measurement value of the return air temperature sensor 8, the current fan motor rotation speed operation amount, the current opening of the two-way valve 4, and the indoor temperature set value, to the programmable controller 7 described later at predetermined time intervals, and the programmable controller 7 resets the optimal setting target value set received from the AI PC 10 as the set value of the air temperature passing through the multiple return paths 13 and the set value of the indoor temperature, then receives the measurement value of the supply air temperature sensor 5 and the measurement value of the return air temperature sensor 8, and PID controls the operation amount of the fan motor rotation speed operation device and the two-way valve opening for increasing or decreasing the amount of air supply to the fan filter unit 2.

AI用PC(以下、AI用PC)10は、回帰予測部103と最適設定部102及び好適解選択部101を備える。最適設定部102は、デジタル通信部106から得る還気温度センサー6からの室温現在値、給気温度センサー5からの給気温度現在値および室内温度設定値、二方弁4開度現在値、FFU回転数現在値を受領し、予め入力されている最適な複数の帰還路13を通過する空気温度設定値と最適な室内温度設定値とのセット設定値が取り得る範囲の中から最適値を提案する。この最適設定部102では、複数目的(例えば、室温を一定温度とすること、同時に省エネルギー性を高める等)を空調管理者が設定し前記複数目的を満足するような最適設定値を出す。 The AI PC (hereafter referred to as AI PC) 10 comprises a regression prediction unit 103, an optimum setting unit 102, and a preferred solution selection unit 101. The optimum setting unit 102 receives the current room temperature value from the return air temperature sensor 6, the current supply air temperature value and room temperature set value from the supply air temperature sensor 5, the current two-way valve 4 opening value, and the current FFU rotation speed, all of which are obtained from the digital communication unit 106, and proposes an optimum value from within the possible range of set values of the optimal air temperature set value passing through the multiple return paths 13 and the optimal room temperature set value, which have been input in advance. In this optimum setting unit 102, the air conditioning manager sets multiple objectives (for example, maintaining a constant room temperature while simultaneously increasing energy conservation, etc.), and outputs optimal setting values that satisfy the multiple objectives.

この最適設定部102が提案した設定値(温度設定値)は、回帰予測部103にて、この設定を制御実行した場合を予測し、予測値を得る。この予測実効値を再度最適設定部10で評価する。 The set value (temperature set value) proposed by the optimum setting unit 102 is predicted by the regression prediction unit 103 when this setting is controlled and executed, and a predicted value is obtained. This predicted effective value is then evaluated again by the optimum setting unit 10.

これを詳細に説明すると、
〔1〕最適設定部102は、前記室温現在値、給気温度現在値、室内温度設定値、二方 弁4開度現在値、FFU回転数現在値を受領し、良いと思われる温度設定値を回帰予 測部103へ提案し、回帰予測部103は受け取った設定値を実行した予測結果を出 力する。
To explain this in detail,
[1] The optimum setting unit 102 receives the current room temperature value, the current supply air temperature value, the room temperature set value, the current two-way valve 4 opening value, and the current FFU rotation speed value, and proposes a temperature set value that is considered to be good to the regression prediction unit 103. The regression prediction unit 103 then outputs the prediction result of executing the received set values.

〔2〕最適設定部102は、前記回帰予測部103から出力された予測結果を受け、新たな最適値を回帰予測部103へ提案する。そして回帰予測部103は受け取った新たな設定値を実行した予測結果を出力する。 [2] The optimum setting unit 102 receives the prediction result output from the regression prediction unit 103 and proposes a new optimum value to the regression prediction unit 103. The regression prediction unit 103 then outputs the prediction result obtained by executing the received new setting value.

このように最適設定部102が最適設定値を一つ回帰予測部103へ提案し、回帰予測部103は受け取った設定値を実行した予測実効値を出力する。
この予測実効値を再度最適設定部102で評価しさらに最適設定値を一つ回帰予測部103へ提案し、回帰予測部103は受け取った設定値を実行した予測結果を出力する。
In this manner, the optimum setting unit 102 proposes one optimum setting value to the regression prediction unit 103, and the regression prediction unit 103 outputs a predicted effective value obtained by executing the received setting value.
This predicted effective value is evaluated again by the optimum setting section 102, which then proposes one further optimum setting value to the regression prediction section 103, which then outputs a prediction result obtained by executing the received setting value.

このように設定値提案と制御実行結果の予測値を数百パターン繰り返し、設定値と予測値の組み合わせを繰り返し回数分(数百パターンの設定値提案と制御実行結果の予測値のセット)得る(図2の「A・B」)。 In this way, the proposed settings and predicted values for the control execution results are repeated for hundreds of patterns, and a combination of the set values and predicted values is obtained for the number of repetitions (a set of hundreds of proposed settings and predicted values for the control execution results) ("A and B" in Figure 2).

上記の数百パターン分の設定値と予測値の組み合わせを、好適解選択部101へ送り「C」、ここで単目的化した選択ルールを適用して設定値のセットを1つ選択する。この設定値のセットを、デジタル通信部106を介してPLC7へ送信し、クリーンルームの空調制御に定時的に反映する。 The above several hundred combinations of set values and predicted values are sent to the preferred solution selection unit 101 (C), which applies single-purpose selection rules to select one set of set values. This set of set values is sent to the PLC 7 via the digital communication unit 106 and is periodically reflected in the air conditioning control of the clean room.

好適解選択部101は、複数候補値から最も好適な結果の一つを最適予測値として選択し、選択した結果を目標値とてデジタル通信部106からプログラマブルコントローラー7に与える。
回帰予測部103は、最適設定部102からの当初の最適設定目標値セットを受け取ったのち、給気温度センサー5と複数の還気温度センサー6との計測値および室内温度設定値を入力して回帰予測部103に備える応答曲面により最適設定目標値の候補値を複数算出し、算出した複数の最適設定目標値の候補値から回帰手法により制御実行結果を予測して制御実行結果の予測値である給気温度センサー5の計測予測値と複数の還気温度センサー6の計測予測値、現在の複数のファンモータ回転数操作量予測値、現在の二方弁開度予測値、給気温度設定値及び室内温度設定値として再度最適設定部102へ渡し、最適設定部102は、予測値である給気温度センサー5の計測予測値と還気温度センサー6の計測予測値、現在のファンモータ回転数操作量予測値、現在の二方弁開度予測値、給気温度設定値及び室内温度設定値に基づく最適設定目標値セットを所定の範囲の中での前記複数の目的を達する組み合わせとして、再度回帰予測部103へ提示し、
最適設定部102と回帰予測部103により評価を行って生成された複数候補値を、好適解選択部101にて、単目的化した選択ルールに基づいて、複数候補値から最も好適な結果の一つを選択して、選択した結果を最適設定目標値セットとする。
The preferred solution selection unit 101 selects one of the most preferred results from the multiple candidate values as an optimal predicted value, and provides the selected result as a target value to the programmable controller 7 via the digital communication unit 106.
After receiving the initial optimal setting target value set from the optimal setting unit 102, the regression prediction unit 103 inputs the measured values of the supply air temperature sensor 5 and the multiple return air temperature sensors 6 and the indoor temperature setting value to calculate multiple candidate values of the optimal setting target value using a response surface provided in the regression prediction unit 103, predicts the control execution result from the calculated multiple candidate values of the optimal setting target value using a regression method, and calculates the predicted values of the control execution result, i.e., the measured predicted value of the supply air temperature sensor 5 and the measured predicted value of the multiple return air temperature sensors 6, and the current multiple The optimum setting unit 102 again passes these values to the optimum setting unit 102 as the fan motor rotation speed operation variable predicted value, the current two-way valve opening predicted value, the supply air temperature set value, and the indoor temperature set value, and the optimum setting unit 102 again presents to the regression prediction unit 103 an optimum setting target value set based on the predicted values, which are the measurement predicted value of the supply air temperature sensor 5 and the measurement predicted value of the return air temperature sensor 6, the current fan motor rotation speed operation variable predicted value, the current two-way valve opening predicted value, the supply air temperature set value, and the indoor temperature set value, as a combination that achieves the multiple objectives within a predetermined range,
The optimal setting unit 102 and the regression prediction unit 103 evaluate and generate multiple candidate values, and the optimal solution selection unit 101 selects one of the multiple candidate values based on a single-purpose selection rule, and the selected result is set as the optimal setting target value set.

なお、AI用PC10には、データベース104を備えている。さらに、過去のデータから回帰予測部103を定期的に更新する回帰予測作成部105を備えている。データベース部104には、システム運用に先立って熱流体シミュレーションで作成した多数の設定値の組み合わせを仮想的に実行した仮想結果と実運用結果とが予め格納されている。このデータを用いて設定値の事前作成と予測を行うことができる。
具体的には、データベース部104には、システム運用に先立ってシミュレーションで作成した多数の設定値の組み合わせを仮想的に実行した仮想空調制御結果が予め格納されていて、最適設定部102と回帰予測部103により評価を行って生成された複数候補値を、好適解選択部101にて、単目的化した選択ルールに基づいて、複数候補値から選定した最も好適な結果である前回までの実運用結果とが随時追加で格納されており、回帰予測作成部105は、前記仮想結果と実運用結果とを用いて新しい応答曲面である新回帰予測を作成し、作成した新回帰予測を用いて前記回帰予測部103の応答曲面を更新する。
The AI PC 10 is equipped with a database 104. It also has a regression prediction creation unit 105 that periodically updates the regression prediction unit 103 from past data. The database unit 104 stores in advance virtual results and actual operation results obtained by virtually executing a large number of combinations of setting values created by a thermal fluid simulation prior to system operation. Setting values can be created in advance and predicted using this data.
Specifically, the database unit 104 pre-stores virtual air conditioning control results obtained by virtually executing a large number of combinations of setting values created in a simulation prior to system operation, and multiple candidate values generated by evaluation by the optimum setting unit 102 and the regression prediction unit 103 are added and stored as needed along with the actual operation result up to the previous time, which is the most suitable result selected from the multiple candidate values by the preferred solution selection unit 101 based on a single-purpose selection rule, and the regression prediction creation unit 105 creates a new regression prediction, which is a new response surface, using the virtual results and the actual operation results, and updates the response surface of the regression prediction unit 103 using the new regression prediction created.

この構成としたことで、通常の運用では採用することがないため、実運用では得られない設定値を実行した結果の予測値を回帰的に得ることができる。
また、実運用結果を追加することにより、シミュレーション結果と実運用結果の両面から現状状況を監視し、妥当な回帰予測部103を定時的(例えば、1日に一回)に更新するように構成されている。このように、実運用の状況に合わせて回帰予測部を運用に合わせて変えている。AIPCで出力する設定値は、温度設定値だけでなく、ゲイン・オフセットまで出力することも可能とする。
This configuration makes it possible to obtain a regression-based predicted value of the result of executing setting values that are not adopted in normal operation and therefore cannot be obtained in actual operation.
In addition, by adding actual operation results, the current situation is monitored from both the simulation results and the actual operation results, and the appropriate regression prediction unit 103 is updated periodically (for example, once a day). In this way, the regression prediction unit is changed according to the actual operation situation. The setting value output by the AIPC is not only the temperature setting value, but also the gain and offset can be output.

プログラマブルコントローラー7はPID制御部71を備え、AI用PC10から得られた目標値と、給気温度センサー5及び還気温度センサー6の現在計測値に基づいてPID演算を実行してファンフィルターユニットコントローラー8にファンフィルタユニット2の操作値として出力する。ファンフィルターユニットコントローラー8は単位作業領域11に設置されている複数のファンフィルタユニット2のグループに制御信号を与える。 The programmable controller 7 is equipped with a PID control section 71, and executes PID calculations based on the target value obtained from the AI PC 10 and the current measured values of the supply air temperature sensor 5 and the return air temperature sensor 6, and outputs the result to the fan filter unit controller 8 as the operation value of the fan filter unit 2. The fan filter unit controller 8 issues a control signal to a group of multiple fan filter units 2 installed in the unit work area 11.

プログラマブルコントローラー7では、還気温度センサー親機9からの温度データ、給気温度センサー5からの温度データを受信し、併せてAI用PC10からの目標値を受信する。AI用PC10から得る目標値には温度設定値のみでなく、ゲイン・オフセットまで含めて設定値を得て、PID制御部に指示することも可能とする。 The programmable controller 7 receives temperature data from the return air temperature sensor parent unit 9 and temperature data from the supply air temperature sensor 5, and also receives the target value from the AI PC 10. The target value obtained from the AI PC 10 is not only the temperature setting value, but also the setting value including the gain and offset, and can be instructed to the PID control unit.

またプログラマブルコントローラー7は、内部にPID制御部を備え、AI用PC10から得た目標値と、各温度センサー(給気温度センサー5、還気温度センサー6)からの現在値を得てPID演算により、操作値を出力する。別途ファンフィルターユニットコントローラー8を備える場合には、ファンフィルターユニットコントローラー8に対して各ファンフィルタユニット2グループの回転数を出力し、間接的に制御する。 The programmable controller 7 also has an internal PID control section, which obtains the target value obtained from the AI PC 10 and the current values from each temperature sensor (supply air temperature sensor 5, return air temperature sensor 6) and outputs an operation value through PID calculation. If a fan filter unit controller 8 is provided separately, the rotation speed of each fan filter unit 2 group is output to the fan filter unit controller 8 for indirect control.

ドライコイル二方弁4に対しては、別途コントローラーを介さずに直接的に操作値を出力する。
さらに、またプログラマブルコントローラー7には、還気温度センサー親機9からの室温等(還気温度センサー6)の現在値、給気温度センサー5からの温度現在値、空調管理者が設定する室内温度設定値、送信するファンフィルタユニット2グループの回転数指示値、ドライコイル二方弁4への操作指示値を定時的にAI用PC10へ送信する。
An operation value is output directly to the dry coil two-way valve 4 without going through a separate controller.
In addition, the programmable controller 7 periodically transmits to the AI PC 10 the current room temperature etc. value (return air temperature sensor 6) from the return air temperature sensor parent unit 9, the current temperature value from the supply air temperature sensor 5, the indoor temperature setting value set by the air conditioning manager, the rotation speed instruction value of the fan filter unit 2 group to be transmitted, and the operation instruction value for the dry coil two-way valve 4.

PID制御部71のアナログデータは、有線伝送される給気温度センサー5の測定値の取り込みと二方弁4の開度制御信号であり、アナログ通信部72を介して行われる。AI用PC10のデジタル通信部106からの目標値出力はプログラマブルコントローラー7のデジタル通信部73でPID制御部71に転送される。PID制御部71とファンフィルターユニットコントローラーローラー8と複数の還気温度センサー6の親機9との間の通信もデジタル通信部73で行われる。 The analog data of the PID control unit 71 is the input of the measured value of the supply air temperature sensor 5 transmitted by wire and the opening control signal of the two-way valve 4, and is carried out via the analog communication unit 72. The target value output from the digital communication unit 106 of the AI PC 10 is transferred to the PID control unit 71 by the digital communication unit 73 of the programmable controller 7. Communication between the PID control unit 71, the fan filter unit controller roller 8, and the parent unit 9 of the multiple return air temperature sensors 6 is also carried out via the digital communication unit 73.

このように、プログラマブルコントローラー7では、還気温度センサー親機9からの温度計測値、給気温度センサー5からの温度計測値を受信し、AI用PC10からの目標値を受信する。AI用PC10から得る目標値には、温度設定値のみでなく、ゲイン・オフセットまで含めて設定値を得てPID制御部71に指示することも可能である。 In this way, the programmable controller 7 receives the temperature measurement value from the return air temperature sensor parent unit 9 and the temperature measurement value from the supply air temperature sensor 5, and receives the target value from the AI PC 10. The target value obtained from the AI PC 10 can include not only the temperature setting value, but also the gain and offset, and can be instructed to the PID control unit 71.

また、プログラマブルコントローラー7に備えるPID制御部71は、AI用PC10から得た目標値と、各温度センサー5,6から得た現在計測値を用いてPID演算により操作値を出力する。ドライコイル3に冷水を供給する二方弁4に対しては、プログラマブルコントローラー7から直接的に操作値を出力する。 The PID control unit 71 in the programmable controller 7 outputs an operation value through PID calculation using the target value obtained from the AI PC 10 and the current measurement values obtained from the temperature sensors 5 and 6. The operation value is output directly from the programmable controller 7 to the two-way valve 4 that supplies cold water to the dry coil 3.

プログラマブルコントローラー7は、還気温度センサー親機9からの現在温度計測値、給気温度センサー5からの現在温度計測値、送信するファンフィルタユニット2のグループの回転数指示値、二方弁4への操作指示値を定時的にAI用PC10に送信する。 The programmable controller 7 periodically transmits the current temperature measurement value from the return air temperature sensor parent unit 9, the current temperature measurement value from the supply air temperature sensor 5, the rotation speed instruction value of the group of fan filter units 2 to be transmitted, and the operation instruction value for the two-way valve 4 to the AI PC 10.

図3は本発明に係る空調制御システムを複数の作業領域を持つ大空間クリーンルーム建屋に実施した作業領域配置例を説明する平面図である。クリーンルーム建屋20には、作業領域11が平面視で平面二方向に隣接して複数配置されている。作業領域11のそれぞれに前記サプライチャンバー14及び帰還路13を有し、空気冷却手段3及び二方弁4は、複数の作業領域11に共通に設置される。 Figure 3 is a plan view illustrating an example of a work area arrangement in which the air conditioning control system according to the present invention is implemented in a large-space clean room building with multiple work areas. In the clean room building 20, multiple work areas 11 are arranged adjacent to each other in two directions in a plan view. Each work area 11 has the supply chamber 14 and return path 13, and the air cooling means 3 and two-way valve 4 are installed in common to the multiple work areas 11.

給気温度センサー5は、複数の作業領域11の一つに設置されると共に、複数の作業領域11の帰還路のそれぞれに還気センサー6が設置されている。 The supply air temperature sensor 5 is installed in one of the multiple work areas 11, and a return air sensor 6 is installed in each of the return paths of the multiple work areas 11.

二方弁4の開度は、前記した給気温度センサー5の計測値と目標値に基づくPID制御より制御される。 The opening of the two-way valve 4 is controlled by PID control based on the measurement value of the supply air temperature sensor 5 and the target value.

既に説明したが、給気温度センサー5には有線を介して温度計測値をシステム制御部30に伝送するセンサーを用い、還気温度センサー6には無線により温度計測値をシステム制御部30に伝送するセンサーを用いる。還気温度センサー6に無線センサーを用いるのは、通信線の施工が不要で、かつ設置場所の変更に容易に対処できることにある。 As already explained, the supply air temperature sensor 5 is a sensor that transmits temperature measurements to the system control unit 30 via a wire, and the return air temperature sensor 6 is a sensor that transmits temperature measurements to the system control unit 30 wirelessly. The reason for using a wireless sensor for the return air temperature sensor 6 is that it does not require the installation of communication lines and can easily accommodate changes in the installation location.

作業領域に設置される生産装置の種類、配置位置は、図3に示したような一律なものに限らない。その種類や個数、配置レイアウトに応じて還気温度センサー6が配置される。 The type and location of the production equipment installed in the work area are not limited to the uniform one shown in FIG. 3. The return air temperature sensor 6 is placed according to the type, number, and layout of the production equipment.

本発明は、上記した工業用のクリーンルームに限らず、一定の温度制御を必要とする農産物、海産物、飲料のウエアハウスなどにも同様に適用可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned industrial clean rooms, but can also be applied to warehouses for agricultural products, seafood, and beverages that require constant temperature control.

1・・・生産装置
2・・・ファンフィルタユニット(FFU)
3・・・空気冷却手段(ドライコイル)
4・・・二方弁
5・・・給気温度センサー
6・・・還気温度センサー
7・・・プログラマブルコントローラー(PLC)
8・・・ファンフィルタユニットコトローラー(FFUコントローラー)
9・・・還気温度センサー親機
10・・・AI用PC(機械学習ソフトウエアをインストールしたパソコン)
11・・・作業領域(クリーン雰囲気を維持する区画)
12・・・隔壁
13・・・帰還路(メンテナンス領域)
14・・・天井裏に設けたサプライチャンバー
15・・・二重天井
16・・・作業領域の床面
20・・・クリーンルーム建屋
21・・・クリーンルーム建屋の天井
22・・・クリーンルーム建屋の側壁
23・・・クリーンルーム建屋の床面
30・・・システム制御部
31・・・信号路
40・・・冷水路

1... Production equipment 2... Fan filter unit (FFU)
3...Air cooling means (dry coil)
4: Two-way valve 5: Supply air temperature sensor 6: Return air temperature sensor 7: Programmable controller (PLC)
8...Fan filter unit controller (FFU controller)
9: Return air temperature sensor parent unit 10: AI PC (PC with machine learning software installed)
11...Work area (area for maintaining a clean atmosphere)
12: bulkhead 13: return path (maintenance area)
Reference Signs List 14: Supply chamber provided above the ceiling 15: Double ceiling 16: Floor of work area 20: Clean room building 21: Ceiling of clean room building 22: Side wall of clean room building 23: Floor of clean room building 30: System control unit 31: Signal path 40: Cold water path

Claims (7)

クリーンルームの内部で、生産装置のロード・アンロード部が側部に配置される作業領域の天井裏に設けられたサプライチャンバーに設置されて空調空気を当該作業領域に給気するファンフィルタユニットと、前記作業領域の側部から前記生産装置のロード・アンロード部と対向する本体端部及びさらにメンテナンス通路へ向けて設けられて、作業領域に給気された空調空気が生産装置の間を通過した後、熱を帯びて上昇気流となり、熱を帯びた空調空気を前記サプライチャンバーへ還流させる帰還路と、
前記帰還路を還流する空調空気の通過する位置に設けられて前記サプライチャンバーに還流される空気を冷却する空気冷却手段を備えた空調制御システムであって、
前記作業領域の室内温度を計測し前記空気冷却手段の制御に関する給気温度センサーと、
前記帰還路を通過する空気の温度を計測し前記ファンフィルタの給気量及び前記空気冷却手段の制御に関する無線子機である複数の還気温度センサーと、
プログラマブルコントローラー、ファンフィルターユニットコントローラー、前記複数の還気温度センサーから計測信号を無線で受け取る還気温度センサー親機、AI用PCを有するシステム制御部と、
前記システム制御部の制御信号で前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器と、
前記システム制御部の制御信号で前記空気冷却手段への冷水の供給量を操作するための二方弁と、を備え、
前記AI用PCには機械学習ソフトウエアをインストールしてなり、前記AI用PCは、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方弁開度、および室内温度設定値に基づいた、最適な複数の帰還路を通過する空気温度設定値と最適な室内温度設定値とのセットである最適設定目標値セットとして前記プログラマブルコントローラーへ所定時間ごとに出力し、
前記プログラマブルコントローラーは、前記AI用PCから受け取った最適設定目標値セットを、複数の帰還路を通過する空気温度の設定値、及び室内温度の設定値として再設定したうえで、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値とを受け取り、前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器の操作量と二方弁開度とをPID制御することを特徴とする空調制御システム。
a fan filter unit installed in a supply chamber provided in the ceiling of a work area in the clean room, the work area being disposed on the side thereof with a loading/unloading unit of a production device, the fan filter unit supplying conditioned air to the work area; a return path provided from the side of the work area toward the end of the main body facing the loading/unloading unit of the production device and toward the maintenance passage, the return path causing the conditioned air supplied to the work area to pick up heat after passing between the production devices and become an updraft, and returning the heated conditioned air to the supply chamber;
An air conditioning control system including an air cooling means provided at a position where the conditioned air returning through the return path passes and cooling the air returning to the supply chamber,
an intake air temperature sensor for measuring the indoor temperature of the working area and controlling the air cooling means;
A plurality of return air temperature sensors which are wireless slave devices for measuring the temperature of the air passing through the return path and controlling the supply air volume of the fan filter and the air cooling means;
A system control unit having a programmable controller, a fan filter unit controller, a return air temperature sensor master unit that wirelessly receives measurement signals from the plurality of return air temperature sensors, and an AI PC;
a fan motor rotation speed controller for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit by a control signal from the system control unit;
a two-way valve for controlling the amount of cold water supplied to the air cooling means by a control signal from the system control unit;
The AI PC has machine learning software installed, and the AI PC outputs to the programmable controller at predetermined time intervals an optimal setting target value set, which is a set of optimal air temperature setting values passing through a plurality of return paths and an optimal indoor temperature setting value, based on the measurement value of the supply air temperature sensor, the measurement value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount, the current two-way valve opening amount, and the indoor temperature setting value;
The programmable controller resets the optimal setting target value set received from the AI PC as the set value for the air temperature passing through multiple return paths and the set value for the indoor temperature, receives the measurement values of the supply air temperature sensor and the return air temperature sensor, and PID controls the operation amount of the fan motor rotation speed controller and the two-way valve opening degree for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit. This air conditioning control system is characterized by the above.
クリーンルームの内部で、生産装置のロード・アンロード部が側部に配置される作業領域の天井裏に設けられたサプライチャンバーに設置されて空調空気を当該作業領域に給気するファンフィルタユニットと、前記作業領域の側部から前記生産装置のロード・アンロード部と対向する本体端部及びさらにメンテナンス通路へ向けて設けられて、作業領域に給気された空調空気が生産装置の間を通過した後、熱を帯びて上昇気流となり、熱を帯びた空調空気を前記サプライチャンバーへ還流させる帰還路と、
前記帰還路を還流する空調空気の通過する位置に設けられて前記サプライチャンバーに還流される空気を冷却する空気冷却手段を備えた空調制御システムであって、
前記作業領域の室内温度を計測し前記空気冷却手段の制御に関する給気温度センサーと、
前記帰還路を通過する空気の温度を計測し前記ファンフィルタの給気量及び前記空気冷却手段の制御に関する無線子機である複数の還気温度センサーと、
プログラマブルコントローラー、ファンフィルターユニットコントローラー、前記複数の還気温度センサーから計測信号を無線で受け取る還気温度センサー親機、AI用PCを有するシステム制御部と、
前記システム制御部の制御信号で前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器と、
前記システム制御部の制御信号で前記空気冷却手段への冷水の供給量を操作するための二方弁と、を備え、
前記AI用PCには機械学習ソフトウエアをインストールしてなり、前記AI用PCは、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方弁開度、および室内温度設定値に基づいた、最適な複数の帰還路を通過する空気温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセットと最適な室内温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセットとのセットである最適設定目標値セットとして前記プログラマブルコントローラーへ所定時間ごとに出力し、
前記プログラマブルコントローラーは、前記AI用PCから受け取った最適設定目標値セットを、複数の帰還路を通過する空気温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセット、及び室内温度の設定値及び比例帯に関するゲイン及び積分動作に関するオフセットとして再設定したうえで、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値とを受け取り、前記ファンフィルタユニットの給気量を増減するためのファンモータ回転数操作器の操作量と二方弁開度とをPID制御することを特徴とする空調制御システム。
a fan filter unit installed in a supply chamber provided in the ceiling of a work area in the clean room, the work area being disposed on the side thereof with a loading/unloading unit of a production device, the fan filter unit supplying conditioned air to the work area; a return path provided from the side of the work area toward the end of the main body facing the loading/unloading unit of the production device and toward the maintenance passage, the return path causing the conditioned air supplied to the work area to pick up heat after passing between the production devices and become an updraft, and returning the heated conditioned air to the supply chamber;
An air conditioning control system including an air cooling means provided at a position where the conditioned air returning through the return path passes and cooling the air returning to the supply chamber,
an intake air temperature sensor for measuring the indoor temperature of the working area and controlling the air cooling means;
A plurality of return air temperature sensors which are wireless slave devices for measuring the temperature of the air passing through the return path and controlling the supply air volume of the fan filter and the air cooling means;
A system control unit having a programmable controller, a fan filter unit controller, a return air temperature sensor master unit that wirelessly receives measurement signals from the plurality of return air temperature sensors, and an AI PC;
a fan motor rotation speed controller for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit by a control signal from the system control unit;
a two-way valve for controlling the amount of cold water supplied to the air cooling means by a control signal from the system control unit;
The AI PC has machine learning software installed, and the AI PC outputs to the programmable controller at predetermined time intervals an optimal setting target value set, which is a set of an optimal setting value of the air temperature passing through a plurality of return paths, a gain related to a proportional band, and an offset related to an integral action, and an optimal setting value of the indoor temperature, a gain related to a proportional band, and an offset related to an integral action, based on the measurement value of the supply air temperature sensor, the measurement value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount, the current two-way valve opening amount, and the indoor temperature setting value,
The programmable controller resets the optimal setting target value set received from the AI PC as the set value of the air temperature passing through multiple return paths, the gain related to the proportional band, and the offset related to the integral action, and the set value of the indoor temperature, the gain related to the proportional band, and the offset related to the integral action, and then receives the measurement values of the supply air temperature sensor and the return air temperature sensor, and PID controls the operation amount of the fan motor rotation speed controller and the two-way valve opening degree for increasing or decreasing the amount of air supplied to the fan filter unit.
前記AI用PCは、回帰予測部と最適設定部及び好適解選択部を備え、
前記最適設定部は、室内温度の一定性を保ちつつ省エネルギー性が良好となるという複数の目的が予め設定されていて、前記給気温度センサーの計測値と前記還気温度センサーの計測値、現在のファンモータ回転数操作量、現在の二方弁開度、および室内温度設定値を受領し、最適設定目標値セットを所定の範囲の中での前記複数の目的を達する組み合わせとして提示し、
前記回帰予測部は、前記最適設定部からの当初の最適設定目標値セットを受け取ったのち、前記給気温度センサーと前記複数の還気温度センサーとの計測値および室内温度設定値を入力して前記回帰予測部に備える応答曲面により前記最適設定目標値の候補値を複数算出し、算出した複数の前記最適設定目標値の候補値から回帰手法により制御実行結果を予測して制御実行結果の予測値である前記給気温度センサーの計測予測値と前記還気温度センサーの計測予測値、現在のファンモータ回転数操作量予測値、現在の二方弁開度予測値、給気温度設定値及び室内温度設定値として再度前記最適設定部へ渡し、
前記最適設定部は、予測値である前記給気温度センサーの計測予測値と前記還気温度センサーの計測予測値、現在のファンモータ回転数操作量予測値、現在の二方弁開度予測値、給気温度設定値及び室内温度設定値に基づく最適設定目標値セットを所定の範囲の中での前記複数の目的を達する組み合わせとして、再度回帰予測部へ提示し、
前記最適設定部と前記回帰予測部により評価を行って生成された複数候補値を、前記好適解選択部にて、単目的化した選択ルールに基づいて、複数候補値から最も好適な結果の一つを選択して、選択した結果を前記最適設定目標値セットとすることを特徴とする請求項1又は2に記載の空調制御システム。
The AI PC includes a regression prediction unit, an optimum setting unit, and a suitable solution selection unit,
The optimum setting unit is configured to have a plurality of objectives, such as maintaining a constant indoor temperature while improving energy saving performance, and receives the measurement value of the supply air temperature sensor, the measurement value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount, the current two-way valve opening amount, and the indoor temperature setting value, and presents an optimum setting target value set as a combination that achieves the plurality of objectives within a predetermined range;
After receiving the initial optimal setting target value set from the optimal setting unit, the regression prediction unit inputs the measurement values of the supply air temperature sensor and the multiple return air temperature sensors and the indoor temperature set value to calculate multiple candidate values for the optimal setting target value using a response surface provided in the regression prediction unit, predicts a control execution result from the multiple calculated candidate values for the optimal setting target value using a regression method, and passes these to the optimal setting unit again as predicted values of the control execution result, namely the measured predicted value of the supply air temperature sensor and the measured predicted value of the return air temperature sensor, the current fan motor rotation speed operation amount predicted value, the current two-way valve opening predicted value, the supply air temperature set value, and the indoor temperature set value,
The optimum setting unit presents a set of optimum setting target values based on the predicted values of the supply air temperature sensor and the predicted value of the return air temperature sensor, the current predicted value of the fan motor rotation speed operation amount, the current predicted value of the two-way valve opening, the supply air temperature set value, and the indoor temperature set value, as a combination that achieves the multiple objectives within a predetermined range, to the regression prediction unit again;
The air conditioning control system according to claim 1 or 2, characterized in that the optimal solution selection unit selects one of the most suitable results from multiple candidate values generated by evaluation by the optimal setting unit and the regression prediction unit based on a single-purpose selection rule, and the selected result is set as the optimal setting target value set.
前記AI用PCはさらに、データベース部、回帰予測作成部及びデジタル通信部を備え、
前記データベース部には、システム運用に先立ってシミュレーションで作成した多数の設定値の組み合わせを仮想的に実行した仮想空調制御結果が予め格納されていて、前記最適設定部と前記回帰予測部により評価を行って生成された複数候補値を、前記好適解選択部にて、単目的化した選択ルールに基づいて、複数候補値から選定した最も好適な結果である前回までの実運用結果とが随時追加で格納されており、
前記回帰予測作成部は、前記仮想結果と実運用結果とを用いて新しい応答曲面である新回帰予測を作成し、作成した新回帰予測を用いて前記回帰予測部の応答曲面を更新すること特徴とする請求項3に記載の空調制御システム。
The AI PC further includes a database unit, a regression prediction creation unit, and a digital communication unit,
The database unit stores in advance virtual air conditioning control results obtained by virtually executing a large number of combinations of setting values created by a simulation prior to system operation, and the optimal setting unit and the regression prediction unit evaluate and generate multiple candidate values, and the optimal solution selection unit selects from the multiple candidate values based on a single-purpose selection rule, and stores the most optimal result from the previous actual operation, as well as the actual operation results.
4. The air conditioning control system according to claim 3, wherein the regression prediction creation unit creates a new regression prediction, which is a new response surface, using the virtual results and the actual operation results, and updates the response surface of the regression prediction unit using the created new regression prediction.
前記プログラマブルコントローラーは、PID制御部を備え、前記AI用PCから得られた最適設定目標値セットと、前記給気温度センサー及び前記還気温度センサーの現在計測値に基づいて各々PID演算を実行してファンフィルターユニットコントローラーおよび二方弁に前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数操作量と二方弁の操作値として出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の空調制御システム。 The air conditioning control system according to claim 1 or 2, characterized in that the programmable controller is equipped with a PID control section, and performs PID calculations based on the optimal setting target value set obtained from the AI PC and the current measurement values of the supply air temperature sensor and the return air temperature sensor, and outputs the results to the fan filter unit controller and the two-way valve as the fan motor rotation speed operation amount and the two-way valve operation value of the fan filter unit. 前記クリーンルームは、前記作業領域が平面視で一方向に順次隣接して複数配置されてなり、
前記作業領域の上部に前記サプライチャンバーと前記帰還路を有し、
前記空気冷却手段及び前記二方弁は、前記複数の作業領域上部サプライチャンバーに共通に設置され、
前記給気温度センサーは、前記作業領域の一つに設置されるとともに、前記作業領域の前記複数の帰還路のそれぞれに複数の前記還気温度センサーが設置されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の空調制御システム。
The clean room has a plurality of working areas arranged adjacent to each other in one direction in a plan view,
The supply chamber and the return path are disposed above the working area,
The air cooling means and the two-way valve are installed in common to the upper supply chambers of the plurality of work zones;
The air conditioning control system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the supply air temperature sensor is installed in one of the work areas, and a plurality of return air temperature sensors are installed in each of the plurality of return paths of the work area.
前記二方弁の開度は、給気温度がAI用PCが出力した給気温度目標値となるように、前記給気温度センサーの計測値に基づくPID制御により制御されることを特徴とする請求項1又は2に記載の空調制御システム。

The air conditioning control system according to claim 1 or 2, characterized in that the opening degree of the two-way valve is controlled by PID control based on the measurement value of the supply air temperature sensor so that the supply air temperature becomes the supply air temperature target value output by the AI PC.

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