JPH0248714B2 - Kukimakukozobutsunokudoseigyoshisutemu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種の博覧会場に設置される臨時建
物、倉庫、作業場、スポーツ施設等として利用さ
れる空気膜構造物つまりエアドームの駆動制御シ
ステムに関するものである。

（従来の技術） この種の空気膜構造物は、比較的大きな空間を
常時変化する気象条件に合わせかつ長期に亙つて
覆うものであることから、空気膜内の空気の圧力
は常時一定状態に高めておく必要がある。従つ
て、この種の空気膜構造物にあつては、通常は主
送風機によつて空気膜内に空気を供給し、この主
送風機が何等かの原因によつて空気を供給できな
くなつた場合には補助送風機を駆動させて、空気
膜内の圧力を常に一定に保てるようにしてある。
しかしながら、この種の空気膜構造物において
は、その空気膜内の圧力を一定に保つことだけが
要求されている訳ではなく、その他にも種々な条
件が要求されている。すなわち、 長期間の駆動に適した完全自動化を図つたも
のであること 無人であつても各種の異常状態に即対応でき
るものであること 長期駆動のものであるから、電力消費を極力
少なくしたものであること 等である。

従来の空気膜構造物にあつては、以上のような
種々な要望を十分満たしているものとはいえなか
つたのである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は以上のような実状に鑑みてなされたも
ので、その解決しようとする問題点は、長期間の
駆動に適した完全自動化を図つて各種の異常状態
に即対応でき、しかも電力消費を極力少なくした
空気膜構造物を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するために、本発明が採つ
た手段は、 駆動モータによつて駆動され空気膜構造物内に
空気を給送する主送風機と、この主送風機の駆動
モータに供給する電力の周波数を変えることによ
つてその回転数を変換するインバータと、前記空
気構造物外の風速及び内外の圧力差をデータとし
て演算処理し前記インバータにコントロール信号
を発する駆動制御部と、駆動モータまたはエンジ
ンによつて駆動され前記空気膜構造物内に空気を
給送する補助送風機とを備え、この補助送風機及
び前記主送風機とを送風機切替装置部に接続する
とともに、この送風機切替装置部に、停電時に前
記補助送風機のエンジンを駆動するエンジン起動
制御部を設け、かつ前記主送風機に設けた送風機
異常感知機からの異常信号、前記インバータ及び
前記駆動制御部からの異常信号を入力しうるよう
にして、この送風機切替装置部によつて前記主送
風機、インバータまたは前記駆動制御部に何等か
の異常が生じたときには前記補助送風機に電力を
切替供給し、停電時にはこの送風機切替装置部に
よつて前記補助送風機のエンジンを駆動するよう
にしたことを特徴とする空気膜構造物の駆動制御
システム である。

この手段を第１図を参照して具体的に説明する
と次の通りである。つまり、空気膜構造物１００
には供給ダクトを介して主送風機１１０及び補助
送風機１４０がそれぞれ接続してあり、主送風機
１１０は駆動モータ１１１によつて、一方補助送
風機１４０は駆動モータ１４１またはエンジン１
４２によつて駆動されるようになつている。主送
風機１１０の出口には送風量が低下すると下方に
垂下するチヤツキダンパ１１２が設けてあり、こ
のチヤツキダンパ１１２が下方に垂下すると異常
信号を発するようになつている。また、主送風機
１１０及び補助送風機１４０の各駆動モータ１１
１と駆動モータ１４１には、送風機切替装置部１
５１から電力が供給されるように接続してあり、
特に駆動モータ１１１と送風機切替装置部１５１
間にはインバータ１２０が介装してある。

インバータ１２０は、駆動モータ１１１に供給
する電力の周波数を変換するもので、その周波数
の決定はこのインバータ１２０に接続した駆動制
御部１３０からの信号によつてなされる。駆動制
御部１３０は、空気膜構造物１００外の風速、空
気膜構造物１００内外の圧力溝、空気膜構造物１
００上に積雪があるか否か等を入力データとし
て、主送風機１１０の送風量を決定すべく演算処
理するもので、この演算処理によつて得られた出
力信号を上記インバータ１２０に発するものであ
る。

また、主送風機１１０のチヤツキダンパ１１
２、インバータ１２０及び駆動制御部１３０から
の異常信号は直接送風機切替装置部１５０に出力
されるように構成されており、これらの異常信号
の内のいずれかが送風機切替装置部１５０に出力
されると、送風機切替装置部１５０はその電力供
給を駆動モータ１１１から駆動モータ１４１に切
り替えるようになつている。なお、この送風機切
替装置部１５０は駆動モータ１４１またはエンジ
ン１４２を作動させた場合にこれの接続した警報
機によつて警報を発するようになつている。さら
に、この送風機切替装置部１５０にはエンジン駆
動制御部１５１が設けてあり、このエンジン駆動
制御部１５１は停電時に補助送風機１４０のエン
ジン１４２を駆動すべく駆動信号を発するように
構成されているのである。

（作用） 以上のように構成した空気膜構造物１００の駆
動制御システムにおいては、次のように作用をす
る。すなわち、通常運転時には、送風機切替装置
部１５０から主送風機１１０の駆動モータ１１１
に電力が供給される。このとき、この駆動モータ
１１１に供給される電力は、その周波数が当該空
気膜構造物１００が置かれた環境に適したものに
インバータ１２０によつて選択されて供給されて
いる。このインバータ１２０による周波数の選択
は、各種の条件を演算処理する駆動制御部１３０
からの信号によつてなされる。換言すれば、当該
空気膜構造物１００が強風下にあつたり、または
何等かの原因によつて空気膜構造物１００内の圧
力が異常に低下したり、さらには空気膜構造物１
００上に大量の積雪がある場合には、空気膜構造
物１００内に供給される空気の量を増大させるよ
うにインバータ１２０によつて供給電力の周波数
を増加させるのである。これとは逆に、空気膜構
造物１００の還境が平隠でありかつ当該空気膜構
造物１００に何等の異常状態がなければ、空気膜
構造物１００の膨張状態を維持するのに十分な最
低量の空気を供給するように、駆動モータ１１１
に供給される電力の周波数がインバータ１２０に
よつて減少されるのである。

これとは逆に、主送風機１１０、インバータ１
２０または駆動制御部１３０に何等かの異常があ
れば、この異常状態を表示する電気信号は各接続
線１１２，１２１，１３１を通して送風機切替装
置部１５０に出力される。この異常状態を感知し
た送風機切替装置部１５０は、その電力供給を主
送風機１１０の駆動モータ１１１から補助送風機
１４０の駆動モータ１４１に直ちに変換する。こ
れにより、主送風機１１０が停止し、これに代つ
て補助送風機１４０が作動を始める。これによ
り、空気膜構造物１００は何等の影響もなくその
正常な膨張状態を維持することができるのであ
る。

さらに、送風機切替装置部１５０に供給されて
いた電力が供給されなくなれば、この状態をエン
ジン駆動制御部１５１が直ちに感知して、補助送
風機１４０のエンジン１４２を駆動すべく信号を
発するのである。従つて、停電状態になつたとし
ても、当該空気膜構造物１００は何等の影響もな
くその正常な膨張状態を維持することができるの
である。

（実施例） 次に、空気膜構造物１００の駆動を制御するた
めの個々の具体的な構成を第２図以下を参照して
説明する。なお、この実施例において例示した空
気膜構造物１００の具体的な大きさは、縦40ｍ、
横20ｍ、高さ12ｍのもので、その容積は約6400立
方メートルである。また、この空気膜構造物１０
０においては、第２図に示すように、風速検出手
段２０、圧力検出手段３０及び積雪検出手段４０
によつてそのおかれた状況が把握されるようにな
つており、これらから信号を受けてインバータ１
２０を制御する駆動制御部１３０は、第３図に示
すように、最大風速値判判定手段５０及び周波数
変換信号発生手段６０によつて構成されている。

風速検出手段２０は空気膜構造物１００の外部
でかつ近傍に配置してあり、空気膜構造物１００
の近傍の風速を常時観測するものである。そし
て、この風速検出手段２０は観測した風速をパル
ス信号として最大風速値判定手段５０に伝達する
ものである。風速検出手段２０の設置場所として
は種々考えられるが、発明者等の実験によれば、
空気膜構造物１００から少し離れた位置でかつ空
気膜構造物１００の頂部と同じ高さに置くとよい
ようである。空気膜構造物１００の頂部に直接設
置すると実際の風速よりも高い値の風速値が出る
ので好ましくなく、また空気膜構造物１００から
あまり離れても空気膜構造物１００のおかれた状
況を把握するには適さないからである。

一方、空気膜構造物１００には圧力検出手段３
０を配置した。この圧力検出手段３０は公知のも
ので、空気膜構造部物１００内の圧力とその外部
の圧力の両者を常時観測してこれらの差圧を電気
的信号に変換した後、周波数変換信号発生手段６
０に伝達するものである。

積雪検出手段４０は、空気膜構造物１００上に
雪が積もることによつてこの空気膜構造物１００
の天井が下がる現象を利用したもので、天井が下
がつたときにこれを検出して空気的信号として後
述の周波数変換信号発生手段６０に伝達するもの
である。この積雪検出手段４０の構成としては
種々なものが考えられるが、本実施例の場合は次
のようにした。つまり、空気膜構造物１００の天
井に一定の方向の光を受ける受光器４２を取り付
けるとともに、空気膜構造物１００が完全に膨張
しているときに受光器４２に対向する発光器４１
を空気膜構造物１００の下側に設置した。空気膜
構造物１００の天井側に受光器４２を取り付けた
のは、空気膜構造物１００を構成する膜体が透明
のものである場合には、太陽光が受光器４２に入
射することによる誤作動を防止するためである。
これにより、空気膜構造物１００が完全な膨張状
態にある場合には、受光器４２は発光器４１から
の光を受けて周波数変換信号発生手段６０に通常
信号を発する。また、空気膜構造物１００に雪が
積もつてその天井が下がつた場合には、発光器４
１の光の放射方向が受光器４２からずれることに
なり、受光器４２は発光器４１からの光を受ける
ことができなくなつて異常信号を周波数変換信号
発生手段６０に発する。

次に、駆動制御部１３０の電気回路の概略を第
４図に従つて説明する。風速検出手段２０及び圧
力検出手段３０、あるいはこれらに更に積雪検出
手段４０からの電気的信号がインプツト・ポート
に出力される。これら風速検出手段２０、圧力検
出手段３０及び積雪検出手段４０は、それぞれの
状態をデジタル信号化してインプツト・ポートに
常時出力するものである。このインプツト・ポー
トに出力された信号はCPUに出力される。図中
のROMにはCPUを制御するプログラムが書込ま
れており、CPUはこのプログラムに従つてイン
プツト・ポートより必要とされる外部データを取
込んだり、あるいはまたRAMとの間でデータの
授受を行なつたりしながら演算処理し、必要に応
じて処理したデータをデジタル信号としてアウト
プツト・ポートへ出力する。信号を受けたアウト
プツト・ポートは、この信号をインバータ１２
０／空気膜構造物１００変換した後に、インバー
タ１２０に出力する。この信号を受けたインバー
タ１２０は所定の周波数の電力を主送風機１１０
の駆動モータ１１１に供給し、これによつて駆動
モータ１１１はその周波数に応じた回転数にて回
転するものである。

第４図に示したROMに書込まれたプログラム
をフローチヤートで示すと、第５図及び第７図の
場合、或は第５図及び第９図の場合のようにな
る。第５図及び第９図の場合は積雪検出手段４０
からの信号を加味したものであり、第５図及び第
７図の場合はこの積雪検出手段４０からの信号を
加味しない場合のものである。以下に、第５図〜
第９図を参照し、駆動制御部１３０の制御作動を
順次説明する。ここで、各フローチヤート中にて
用いた記号の意味は次の通りである。

Wa；今回測定した各風速レベルで、１秒毎に測
定される。

（各Ｗ及びWaは実際の風速を第６図の表に従
つたレベルに変換した値である。） WaMAX；今回の測定区間内の極大値のうちの
最大の値 Ｐ；圧力差レベル（エアテントに対する実際の内
外の圧力差を第６図の表に従つたレベルに変換
してあり、ＷとＰとが等しい時が最適状態にな
るように決めてある。） Ｎ；測定回数を規定する値（本例の場合１秒毎に
測定し、その最大値を600回、すなわち10分間
測定することとした） WT；送風機出力をどの程度の時間内で低下させ
るかを規定するその時間（秒） Ｔ；積雪があつた場合送風機出力を一定の状態に
保持する最大の時間（18時間） 初期設定がなされた後プログラムがスタートす
ると、第５図に示したフローチヤトに従つた最大
風速レベルの決定がなされる。つまり、風速検出
手段２０からの信号によつて１秒間の風速レベル
が最初に選択される。この風速レベルは、第６図
に示した表に対応して決定され、決定された値が
Waとされる（ステツプ）。この値Ｗが０（リセ
ツトされていた場合）または前回の最大10分間の
最大値Ｗ（連続して測定がなされている場合）よ
り大きいか否かがステツプにおいて判定され
る。WaがＷより大きければこのWaがＷとして
記憶され（ステツプ）、測定回数Ｎが０とされ
る（つまり、最大10分間の測定が開始される）と
ともに（ステツプ）、WaMAXが０とされる
（ステツプ）。従つて、この場合には風速レベル
値ＷとしてはWaが出力される。その後は第７図
のステツプに至る。

これとは逆に、WaがＷより大きくなければ、
このWaが今回の測定区間内における風速レベル
の最大の極大値であるWaMAXと比較され（ス
テツプ）、WaがWaMAXより大きければこの
WaがWaMAXとして記憶される（ステツプ）。
そして、この測定が順次行なわれてその回数が
600になれば次の測定が開始され（ステツプ、
、）、Ｗの値として今回のWaMAXの値が記
憶されて（ステツプ）WaMAXが０とされる
（ステツプ）。この間、Waが前回のWaMAXよ
りも小さければそのWaは記憶されない（ステツ
プからへスキツプ）。つまり、この測定区間
内においては最大のWaが記憶されたままの状態
が保持される。勿論、測定回数が600回になつて
いなければ、その回数になるまでの間ステツプ
はスキツプされる。従つて、この操作によつ
て風速レベルＷとしては前回の測定区間の最大極
大値WaMAXが出力される。

以上のようにして、その測定区間内の最大風速
レベルＷが決定される。

このレベルＷの決定により、次のような作用が
ある。すなわち、第１０図に示すように、実際の
風速が測定を始めてから順次増大していれば、こ
れに略追随するように風速レベルＷも上昇する。
（第１０図の符号８１で示した部分参照）この状
態から風速が小さくなれば、風速レベルＷは今ま
で測定した値の内の最大の値に保持されて、その
状態が続く（第１０図の符号８２参照）そして、
10分間が経過しない間であつても、風速がレベル
８２を越えるような状態となれば風速レベルＷは
この風速の上昇に追随した状態で再び上昇してい
く（第１０図の符号８３参照）。再び風速が下が
れば、風速レベルＷは前回測定した値の内の最大
の値に保持されて、10分間の間に風速の上昇がな
ければ10分間その状態が続く（第１０図の符号８
４参照）。そして、この測定区間内の風速の極大
値の内最大の値が記憶される（第１０図において
は符号８６で示した風速に対応する値となる）。
従つて、10分間が経過した次の測定区間におい
て、実際の風速が記憶されたレベル値に対応する
値よりも小さければ、記憶されている前回の測定
区間の風速レベルにレベルＷの値が決定される
（第１０図の符号８５で示した部分参照）。

以上のような風速レベルＷの決定処理がなされ
るのが第７図におけるステツプである。次に、
この第７図を参照して以下の各ステツプについて
説明する。

ステツプ及びにおいて算出された風速レベ
ルＷ及び差圧Ｐは、次のステツプにおいて比較
される。なお、ステツプにおける差圧Ｐとして
は、空気膜構造物１００の内外における実際の圧
力差を第６図に示した表によつて所定のレベル値
に変換されている。ステツプにおいて、レベル
ＷがレベルＰよりも大きいと判定された場合に
は、ステツプに進む。ステツプにおいては、
主送風機１１０の出力を１段上るべく信号を選択
し、この信号がアウトプツト・ポートからインバ
ータ１２０に出力される。

これとは逆に、レベルＰがレベルＷよりも大き
い場合にはステツプに進む。このステツプに
おいては、送風機出力をどの程度の時間内で低下
させるかを規定するその時間WT（秒）が０にな
つているか否かが判定される。この時間WTが０
であれば、ステツプにおいて主送風機１１０の
出力を１段下げるべく信号を選択し、この信号が
アウトプツト・ポートからインバータ１２０に出
力される。次のステツプにおいては、第８図に
示した表に従つて、レベルＰとＷとの差の値及び
その変化速度（変化率）に応じた時間WT（秒）
が選択される。この時間WTは、レベルＰとＷと
の差が大きい場合には短時間とし、レベルＰとＷ
との差が小さい場合には長時間とするよう決定さ
れている。そして、ステツプにおいて秒読みが
始まり、レベルＰとＷとの差が増加中であるか否
かがステツプにおいて判断される。レベルＰと
Ｗとの差が増加中であれば、ステツプにおいて
主送風機１１０の出力を増加量に応じて下げるべ
く信号を選択し、この信号がアウトプツト・ポー
トからインバータ１２０に出力される。なお、ス
テツプにおいてWTが０でなければステツプ
にスキツプする。

また、ステツプにおいてレベルＰとＷとが同
じであれば、ステツプにもどる。

以上の第７図に示した処理・操作を送風機１１
０の作動現象面からみれば、空気構造物１００の
周囲の風が空気膜構造物１００の内外の圧力差に
比して大きい場合には、ステツプ〜が繰り返
されることによつて、主送風機１１０の出力が急
激に上昇し、一方空気膜構造物１００の周囲の風
が空気膜構造物１００の内外の圧力差に比して小
さい場合には適当な時間内に主送風機１１０の出
力が低下するように制御されるのである。

次に、第９図を参照して、駆動制御部１３０に
積雪検出手段４０からの信号をも入力するように
した場合の処理・操作の流れを説明する。この場
合、前述したものと基本的に異なるところは、積
雪検出手段４０からの信号が入力されて、この信
号をも加味することにより主送風機１１０の制御
をより木目細かく行なうことにある。なお、この
説明にあたつて、各ステツプが第７図に示したも
のと同じである場合には、第７図において付した
各ステツプ記号と同じ記号を第９図に付すことに
よつてその説明を省略する。

第９図のフローチヤトのステツプにおいて、
レベルＰとＷとが等しい場合にはステツプに進
み、ここで積雪検出手段４０が積雪を検出してい
ればステツプに進む。ステツプにおいては主
送風機１１０の出力を１段上げるべく信号を選択
し、この信号がアウトプツト・ポートからインバ
ータ１２０に出力される。これは、空気膜構造物
１００に積雪があるまま放つて置けば、この空気
膜構造物１００が倒壊するおそれがあるので、例
え空気膜構造物１００内の圧力が外部の風に対し
て良好な状態であつても雪の重みに耐えうるよう
に内部の圧力を高めるために行なうものである。

また、ステツプにおいて、レベルＰがＷより
も大きい場合にはステツプに進む。このステツ
プにおいて積雪検出手段４０が積雪を検出して
いればステツプに進む。このステツプにおい
て雪フラツグを立てるとともに、次のステツプ
において主送風機１１０の出力を１段上げるべく
信号を選択し、この信号がアウトプツト・ポート
からインバータ１２０に出力される。そして、ス
テツプにおいてＴの値を18×60×60（秒）に設
定する。この後にステツプにもどる。

次に再びステツプにきて積雪検出手段４０が
積雪を検出していればステツプに進み、このス
テツプにおいて雪フラツグを立てるとともに、
次のステツプにおいて主送風機１１０の出力を
更に１段上げるべく信号を選択する。これを繰り
返すことにより空気膜構造物１００が所定量膨張
すれば、ステツプにおいて積雪検出手段４０が
積雪を検出しなくなるから、ステツプに進む。
ステツプにおいては、雪フラツグが立つててい
るか否かの判定がなされるが、今までの状況では
ステツツプにおいて雪フラツグは立つたままの
状態にされているため、ステツプに進む。ステ
ツプではステツプにて設定した値から１が減
じられ、次のステツプに進む。このステツプ
においてＴが０であるか否かが判定され、０でな
ければステツプに進み、０であればステツプ
において雪フラツグが降ろされる。換言すれば、
この処理によつて、例え空気膜構造物１００内の
圧力が外部の風に対して良好な状態であつても、
雪の重みに耐えうるように空気膜構造物１００内
の圧力を高めた状態を18時間保持するのである。
このＴの設定値を18時間としたのは、18時間即ち
約１日たてば空気膜構造物１００上の雪は溶けて
なくなるか、雪下し作業を行なうことができるか
らである。雪フラツグが降されれば、ステツプ
からステツプ〜を経てステツプに至るので
ある。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明による駆動制御シ
ステムによれば、通常時には主送風機１１０が作
動し、この主送風機１１０、インバータ１２０或
は駆動制御部１３０に異常がある場合には直ちに
補助送風機１４０が駆動される。また、停電時に
あつてもエンジン１４２が直ちに駆動され、空気
膜構造物１００はその正常膨張状態を維持する。
従つて、この空気膜構造物１００の駆動は完全に
自動的に行なわれ、従来のものであればそのメン
テナンス等に必要であつた人員を省くことがで
き、当該空気膜構造物１００のランニング・コス
トの大幅低減を図ることができる。また、通常時
にはインバータ１２０が駆動制御部１３０からの
信号によつて主送風機１１０の駆動モータ１１１
の駆動を最小限の電力によつて行なうことから、
システム全体として消費する電力は最小限で済む
ことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る駆動制御システムを示す
概略構成図、第２図は同側面図、第３図は空気膜
構造物、主送風機、インバータ及び駆動制御部の
関係を概略的に示す全体構成図、第４図は駆動制
御部の概略構成図である。第５図は駆動制御部で
行なわれている最大風速の決定ルーチンを示すフ
ローチヤート、第６図は実際の風速値及び圧力差
をそれぞれのレベルに換算するための一覧表、第
７図は駆動制御部で行なわれている最大風速を決
定するルーチンを示すフローチヤート、第８図は
圧力及び風速レベルとの差に対応して送風機出力
を低下させる時間を示す一覧表、第９図は積雪検
出手段からの信号を加味して駆動制御部で行なわ
れている最大風速を決定するルーチンを示すフロ
ーチヤートである。また、第１０図は実際の風速
と決定された風速レベルとの対応関係を明示した
グラフであるる。 符号の説明、１００……空気膜構造物、１１０
……主送風機、１１１……駆動モータ、１２０…
…インバータ、１３０……駆動制御部、１４０…
…補助送風機、１４１……駆動モータ、１４２…
…エンジン、１５０……送風機切替装置部、１５
１……エンジン起動制御部、２０……風速検出手
段、３０……圧力検出手段、４０……積雪検出手
段、４１……発光器、４２……授受光器、５０…
…最大風速値判定手段、６０……周波数変換信号
発生手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動モータによつて駆動され空気膜構造物内
   に空気を給送する主送風機と、この主送風機の駆
   動モータに供給する電力の周波数を変えることに
   よつてその回転数を変換するインバータと、前記
   空気膜構造物外の風速及び内外の圧力差をデータ
   として演算処理し前記インバータにコントロール
   信号を発する駆動制御部と、駆動モータまたはエ
   ンジンによつて駆動され前記空気膜構造物内に空
   気を給送する補助送風機とを備え、この補助送風
   機及び前記主送風機とを送風機切替装置部に接続
   するとともに、この送風機切替装置部に、停電時
   に前記補助送風機のエンジンを駆動するエンジン
   起動制御部を設け、かつ前記主送風機に設けた送
   風機異常感知機からの異常信号、前記インバータ
   及び前記駆動制御部からの異常信号を入力しうる
   ようにして、この送風機切替装置部によつて前記
   主送風機、インバータまたは前記駆動制御部に何
   等かの異常が生じたときには前記補助送風機に電
   力を切替供給し、停電時にはこの送風機切替装置
   部によつて前記補助送風機のエンジンを駆動する
   ようにしたことを特徴とする空気膜構造物の駆動
   制御システム。