JP2000172304A

JP2000172304A - 装置毎の用力監視システム

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Publication number: JP2000172304A
Application number: JP10366118A
Authority: JP
Inventors: Osamu Suenaga; 修末永; Takeshi Wakabayashi; 剛若林; Taiji Fukazawa; 泰司深沢; Haruhiko Komatsu; 晴彦小松; Yutaka Kishino; 豊岸野; Nobuhiro Hokari; 伸博穂苅
Original assignee: Taisei Corp; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Taisei Corp; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、冷却設備の冷却能力は、クリーンルー
ム内に設置される生産装置及びそれに関連する補機類の
定格電力の総和の３０％を、それらの使用電力量とし、
更にそれらの使用電力量を単純に発熱量として冷却設備
を設計するため、冷却設備の仕様が過剰になっていた。【解決手段】本発明の装置毎の用力監視システムＳ
は、外調機８０、半導体製造装置等の生産装置１００及
びこれに関連する補機類１０１、１０２で使用される電
力や灯油等の燃料のエネルギー使用量を監視する使用エ
ネルギー監視手段１と、メンテナンスエリア１１内の生
産装置１００からの発熱量を監視する発熱量監視手段２
と、外調機８０、ドライコイル１０３、生産冷却設備１
０４それぞれに対して冷媒を供給する冷凍機１０５から
の冷却熱量及び外調機８０に対してボイラー１０６から
供給される蒸気使用量を監視する熱エネルギー監視手段
３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装置毎の用力監視
システムに関し、更に詳しくは工場内に配置された複数
の生産装置の個々のエネルギー量を把握することができ
る装置毎の用力監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体製造工場は、各種の半導体
製造装置が略工程順に配置されたクリーンルームと、ク
リーンルーム内の各半導体製造装置それぞれに関連する
補機類が配置されたスペースとを備えている。通常、ク
リーンルームは補機室の上階に配置され、両者は例えば
多数のグレーティングパネルを敷設したフリーアクセス
フロアによって区画されている。そして、クリーンルー
ム内は極めて高い清浄度が要求されるため、外部から外
気調和機（外調機）を介して吸引した外気をクリーンル
ームの天井等に配置されたＵＬＰＡフィルタ等の各種の
フィルタを通し、外気中の微粒子を除去し、清浄な空気
をクリーンルーム内へ供給するようにしている。

【０００３】また、クリーンルーム内では大部分の清浄
空気は例えば下降流で二階のクリーンルームからフリー
アクセスフロアを経由して一階の補機室に向かい、リタ
ーンダクトを介して元のフィルタに戻り、常にフィルタ
による除塵を繰り返して清浄空気が循環するようにして
ある。クリーンルーム内の生産装置が発熱する場合等に
は発熱部内に生産冷却水を循環させて装置自体を直接冷
却するようにしている。また、生産装置からの放熱によ
りクリーンルーム内が昇温するため、例えばリターンダ
クト内に配設されたドライコイルの循環冷却水でクリー
ンルーム内の循環空気を冷却したり、クリーンルーム外
へ排熱したりして所定の室温を維持するようにしてい
る。排気分の清浄空気は外調機からクリーンルーム内へ
補充するようにしている。そして、昇温後の生産冷却水
及び循環冷却水は冷凍機等の冷却設備で冷却し循環使用
するようにしている。従って、生産装置の発熱量に見合
った冷却能力が冷却設備において必要とされることにな
る。

【０００４】そして、従来では、その冷却設備の冷却能
力は、クリーンルーム内に設置される生産装置及びそれ
に関連する補機類の定格電力の総和の３０％と設計して
いた。つまり、クリーンルーム内における使用電力量
（稼働率）は、定格電力の総和をＡ（ｋＷ）としたと
き、概ねその３０％の０．３Ａ（ｋＷ）と表すことがで
き、この数値を熱量（ｋｃａｌ／ｈ）に換算した値を、
生産工場における発熱量を処理するために必要とされる
冷却能力としていた。即ち、ここでは電気エネルギーの
全てが熱エネルギーに変換されると仮定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クリー
ンルーム内において使用された電力は、全て熱に変換さ
れるわけではなく、当然、生産装置の本来の動作、即ち
仕事にも変換されるので、従来のように、クリーンルー
ム内における使用電力量を単純に発熱量に換算し、それ
を冷却能力として冷却設備を設計した場合、冷却設備の
仕様が過剰になるという課題があった。つまり、従来で
は、個々の生産装置が消費するエネルギー量とそれが廃
棄するエネルギー量を把握できておらず、生産装置に見
合ったクリーンルームの適正化を図ることは非常に難し
かった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、使用エネルギー量に対する発熱量の占める
割合を正確に把握することができ、装置毎の発熱量等の
エネルギー使用量の見直しや、エネルギー使用量を低減
した生産装置及びクリーンルームの設計を可能として、
環境に優しい工場建設を可能にする装置毎の用力監視シ
ステムを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の装置毎の用力監視システムは、空気清浄装置と、この
空気清浄装置によって所定の空気清浄度を保持した空間
内に配置された複数の生産装置と、これらの生産装置に
関連する補機類と、温度調整用の冷凍手段及び蒸気発生
手段とを備え、上記空間内を複数に区画して個別に空気
清浄度を保持する独立空間を設けると共に各独立空間に
上記各生産装置をそれぞれ個別に配置して各独立空間の
温度を個別に調整する生産工場であって、上記各生産装
置毎に、上記空気清浄装置、上記生産装置及びこれに関
連する補機類で使用されるエネルギー使用量を監視する
使用エネルギー監視手段と、上記生産装置からの発熱量
を監視する発熱量監視手段と、上記冷凍機から供給され
る冷却水の冷却熱量及び上記蒸気生成装置から供給され
る蒸気使用量を監視する熱エネルギー監視手段とを備え
たことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の装置毎の
用力監視システムは、請求項１に記載の発明において、
上記使用エネルギー監視手段は、上記生産装置及びこれ
に関連する補機類で使用される使用電力量を監視する第
１動力エネルギー監視手段と、上記冷凍手段及びこれに
関連する補機類で使用される電力使用量及び燃料使用量
を監視する第２動力エネルギー監視手段と、上記空気清
浄装置、上記蒸気発生手段及びこれらに関連する補機類
で使用される電力使用量及び燃料使用量を監視する第３
動力エネルギー監視手段とを有することを特徴とするも
のである。

【０００９】また、本発明の請求項３に記載の装置毎の
用力監視システムは、請求項１に記載の発明において、
上記発熱量監視手段は、上記生産装置用冷却水の冷却熱
量を監視する第１冷却熱量監視手段と、上記独立空間内
の空気用冷却水の冷却熱量を監視する第２冷却熱量監視
手段と、上記独立空間内から外部への排気流による排熱
量を監視する排熱量監視手段と、上記空気清浄装置から
上記独立空間内へ供給される空気の熱量を監視する給気
熱量監視手段とを有するたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明の請求項４に記載の装置毎の
用力監視システムは、請求項１に記載の発明において、
上記熱エネルギー監視手段は、上記独立空間及び生産装
置へ供給される冷却水の冷却熱量を監視する第３冷却熱
量監視手段と、上記空気清浄装置へ供給される冷却水の
冷却熱量を監視する第４冷却熱量監視手段と、上記空気
清浄装置へ供給される蒸気量を監視する蒸気使用量監視
手段とを有することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。まず例えば、本実施形態
の装置毎の用力監視システム（以下、単に「用力監視シ
ステム」と称す。）が設置された半導体製造工場につい
て図１、図２を参照しながら説明する。この半導体製造
工場Ｆは、図１、図２に示すように、クリーンルーム棟
Ａと、このクリーンルーム棟Ａをコ字状に囲む、空調機
械室、動力室、中央監視室や事務室等を有する管理棟Ｂ
とを備え、クリーンルーム棟Ａと管理棟Ｂは基礎構造を
含めて互いに独立した棟として構成され、これら両者
Ａ、Ｂは例えばエキスパンションジョイントＥを介して
互いに連結されている。そして、クリーンルーム棟Ａ
は、図２に示すように、二階にクリーンルーム１０を有
し、一階に補機室２０を有している。クリーンルーム１
０内には半導体製造装置等の種々の生産装置１００が配
置され、補機室２０内には各種の生産装置１００に関連
する冷凍機等の各種補機類１０１、１０２が配置されて
いる。

【００１２】また、上記クリーンルーム１０と補機室２
０は、図２に示すように、コンクリートのような剛性の
高いパネル３０によって遮断されている。パネル３０の
上方には所定の隙間４０を介してフリーアクセスフロア
５０が形成され、このフリーアクセスフロア５０は例え
ばグレーティングパネルを敷き詰めて形成されている。
クリーンルーム１０の天井上側にはプレナムスペース６
０が形成され、天井に配設された高性能フィルタ７０で
清浄度を上げた清浄空気を下降流でクリーンルーム１０
内へ供給するようにしてある。この清浄空気は後述する
リターンダクトを介してクリーンルーム１０、フリーア
クセスフロア５０及びその下方の隙間４０を循環するよ
うにしてある。尚、高性能フィルタ７０には図示しない
ファンが付帯し、ファンを介してプレナムスペース６０
内の空気がクリーンルーム１０内へ供給される。

【００１３】而して、上記クリーンルーム１０内は図１
に示すように半導体製造工程のプロセス種毎に区画され
てプロセス種毎のミニエンバイロメント空間が形成さ
れ、それぞれのミニエンバイロメント空間の清浄度をプ
ロセス種毎に最適管理できるようにしてある。即ち、上
記クリーンルーム１０、隙間４０及びプレナムスペース
６０は、図１、図２に示すように、それぞれ半導体製造
工程のプロセス種毎に仕切によって遮断されている。そ
して、クリーンルーム１０内の幅方向両側には複数のメ
ンテナンスエリア１１とそれぞれのオペレーションエリ
ア１２が形成され、これらの各メンテナンスエリア１１
はそれぞれプロセス種毎に互いに独立したミニエンバイ
ロメント空間として形成されている。これら両側のメン
テナンスエリア１１、１１の間には図１に示すように主
通路１３が長手方向に形成され、この主通路１３から各
オペレーションエリア１２が分岐している。従って、床
下の隙間４０にもメンテナンスエリア１１、オペレーシ
ョンエリア１２及び主通路１３に対応した分割隙間４
１、４２、４３がそれぞれ形成され、プレナムスペース
６０にもメンテナンスエリア１１、オペレーションエリ
ア１２及び主通路１３に対応した分割スペース６１、６
２、６３がそれぞれ形成されている。

【００１４】そして、上記各メンテナンスエリア１１内
には出入口（図示せず）がそれぞれ形成され、それぞれ
のドアを介して出入りしてそれぞれの内部に個別に配置
された半導体製造装置等の生産装置１００のメンテナン
ス等を個別に行えるようにしてある。

【００１５】また、図１に示すように管理棟Ｂの空調機
械室内には除塵機構及び温湿度調節機構を内蔵した外調
機８０が空気清浄装置として複数配設され、これらの外
調機８０からそれぞれのダクト８１（図１の矢印）を介
して接続された各メンテナンスエリア１１やオペレーシ
ョンエリア１２、主通路１３に対して清浄空気を個別に
供給するようにしてある。即ち、各メンテナンスエリア
１１とオペレーションエリア１２及び主通路１３との間
の清浄度、更には、生産装置１００の種類に応じて各メ
ンテナンスエリア１１間の清浄度がそれぞれ異なるよう
にしてある。つまり、オペレーションエリア１２及び主
通路１３の天井にメンテナンスエリア１１の天井よりも
多くの高性能フィルタ７０が配置され、外調機８０によ
り温湿度、ケミカルコンタミネーション（塩素、アンモ
ニア、フッ素等のイオン類、及びホウ素、鉄、アルミニ
ウム、銅等の金属成分）量等が調整された空気を各高性
能フィルタ７０で清浄し、オペレーションエリア１２及
び主通路１３をメンテナンスエリア１１より高い清浄度
に設定している。

【００１６】そして、例えば各メンテナンスエリア１１
内の清浄度がクラス１０００に設定され、オペレーショ
ンエリア１２及び主通路１３内の清浄度が例えばクラス
１０に設定されている。また、清浄空気の流路であるダ
クト８１には各メンテナンスエリア１１、オペレーショ
ンエリア１２及び主通路１３に対応したダンパー（図示
せず）が配設され、それぞれのエリア毎に清浄空気を供
給し、遮断することができ、もって各エリア毎の流量を
個別に管理できるようにしてある。更に、空調機械室内
にはクリーンルーム１０以外の独立空間（例えば、補機
室２０、設備機械室等）の空調を行う外調機８０Ａが配
設され、この外調機８０Ａによって一般的な空調を行う
ようにしてある。

【００１７】更に、上記クリーンルーム１０内の幅方向
両側の壁面には、図１、図２に示すように、リターンダ
クト１４Ａが配設され、このリターンダクト１４Ａを介
して各メンテナンスエリア１１の床下の分割隙間４１と
それぞれの天井上側の分割プレナムスペース６１は互い
に連結され、各分割プレナムスペース６１内の清浄空気
がファンを介して送風され、高性能フィルタ７０による
除塵後それぞれのメンテナンスエリア１１内に流入し、
下降流でフリーアクセスフロア５０、分割隙間４１を流
れてリターンダクト１４Ａから各分割プレナムスペース
６１へ還流するようにしてある。各オペレーションエリ
ア１２、主通路１３についても同様にリターンダクト１
４Ａ、１４Ｂを介してそれぞれの分割プレナムスペース
の清浄空気が各オペレーションエリア１２、主通路１３
及び分割隙間を循環するようにしてある。

【００１８】次に、本実施形態の用力監視システムにつ
いて図３、図４を参照しながら説明する。本実施形態の
用力監視システムＳは、例えば図３に示すように、外調
機８０、半導体製造装置等の生産装置１００及びこれに
関連する補機類１０１、１０２で使用される電力や灯油
等の燃料のエネルギー使用量を監視する使用エネルギー
監視手段１と、メンテナンスエリア１１内の生産装置１
００からの発熱量を監視する発熱量監視手段２と、外調
機８０、ドライコイル１０３、生産冷却設備１０４それ
ぞれに対して冷媒を供給する冷凍機１０５からの冷却熱
量及び外調機８０に対してボイラー１０６から供給され
る蒸気使用量を監視する熱エネルギー監視手段３とを備
えている。そして、各メンテナンスエリア１１内にそれ
ぞれ個別に設置された各生産装置１００及びそれぞれに
関連する補機類１０１による使用エネルギー量を装置毎
に監視すると共に、個々の生産装置１００からのエネル
ギー廃棄量を発熱量として装置毎に監視して装置毎のエ
ネルギー収支を管理し、更に、このエネルギー収支をコ
スト換算して設備負荷の小さい生産装置１００及び過剰
仕様の少ないクリーンルーム１０を構築できるようにし
てある。そして、この用力監視システム１によって使用
エネルギー量に対する発熱量の占める割合を正確に把握
することができる。

【００１９】上記使用エネルギー監視手段１は、図３、
図４に示すように、生産装置１００及びこれに関連する
補機類１０１で使用される電力使用量を監視する第１動
力エネルギー監視手段１Ａと、冷凍機１０５及びこれに
関連する補機類１０２（図２参照）で使用される電力使
用量及び灯油等の燃料使用量を監視する第２動力エネル
ギー監視手段１Ｂと、外調機８０、ボイラー１０６及び
それらに関連する補機類１０２で使用される電力使用量
及び灯油等の燃料使用量を監視する第３動力エネルギー
監視手段１Ｃとを有し、個々の外調機８０、生産装置１
００、冷凍機１０５及びこれらに関連する補機類１０
１、１０２についての電力使用量及び燃料使用量を監視
し、把握するようにしてある。

【００２０】第１動力エネルギー監視手段１Ａは、図
３、図４に示すように、生産装置１００及びこれに関連
する補機類１０１で使用される電力量を検出する使用電
力検出器（例えば、積算電力計等）Ｗ₁と、この使用電
力検出器Ｗ₁の検出値ｗ₁₁、ｗ₁₂をアナログ信号からデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有している。

【００２１】第２動力エネルギー監視手段１Ｂは、図
３、図４に示すように、冷凍機１０５及びこれに関連す
る補機類（例えば、冷却水循環ポンプ、電磁弁）１０２
で使用される電力量及び灯油等の燃料使用量を検出する
使用電力検出器（例えば、積算電力計等）Ｗ₂及び液面
計Ｌ₁と、この使用電力検出器Ｗ₂及び液面計Ｌ₁の検出
値ｗ₂₁、ｗ₂₂及びｌ₁₁、ｌ₁₂をアナログ信号からデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有している。

【００２２】第３動力エネルギー監視手段１Ｃは、図
３、図４に示すように、外調機８０、ボイラー１０６及
びこれらに関連する補機類（例えば、循環ポンプ）１０
２で使用される電力量及び灯油等の燃料使用量を検出す
る、例えば電力積算計Ｗ₃、Ｗ₄及び液面計Ｌ₂からなる
使用エネルギー検出器と、この使用エネルギー検出器の
検出値ｗ₃₁、ｗ₃₂、ｗ₄₁、ｗ₄₂及びｌ₂₁、ｌ₂₂をアナロ
グ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有
している。

【００２３】また、発熱量監視手段２は、図３、図４に
示すように、生産冷却水による生産装置１００からの冷
却熱量を監視する第１冷却熱量監視手段２Ａと、冷却水
によるメンテナンスエリア１１内の清浄空気からの冷却
熱量を監視する第２冷却熱量監視手段２Ｂと、メンテナ
ンスエリア１１内からクリーンルーム１０外部への排気
流による排熱量を監視する排熱量監視手段２Ｃと、外調
機８０からメンテナンスエリア１１内へ供給される清浄
空気の熱量を監視する給気熱量監視手段２Ｄとを有し、
生産装置１００の発熱によるエネルギー消費量を監視
し、把握するようにしてある。

【００２４】第１冷却熱量監視手段２Ａは、図３、図４
に示すように、生産装置１００の発熱部を冷却するため
に使用する生産冷却水の温度及び流量を検出する生産冷
却水温度検出器Ｔ₁、Ｔ₂及び生産冷却水流量検出器Ｆ₁
と、これら両者からの検出値ｔ₁、ｔ₂及びｆ₁をアナロ
グ信号からデジタル信号にそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換
器とを有している。

【００２５】第２冷却熱量監視手段２Ｂは、図３、図４
に示すように、メンテナンスエリア１１内の清浄空気を
冷却するために使用するドライコイル１０３の冷却水の
温度及び流量を検出する冷却水温度検出器Ｔ₃、Ｔ₄及び
冷却水流量検出器Ｆ₂と、これら両者の検出値ｔ₃、ｔ₄
及びｆ₂をアナログ信号からデジタル信号にそれぞれ変
換するＡ／Ｄ変換器とを有している。

【００２６】排気熱量監視手段２Ｃは、図３、図４に示
すように、メンテナンスエリア１１からクリーンルーム
１０の外へ排気される排気流の温度及び流量を検出する
排気流温度検出器Ｔ₅及び排気流量検出器Ｆ₃と、これら
両者の検出値ｔ₅及びｆ₃をアナログ信号からデジタル信
号にそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換器とを有している。そ
して、給気熱量監視手段２Ｄは、外調機８０からダクト
８１を介してメンテナンスエリア１１内に供給される清
浄空気の温度及び流量を検出する給気流温度検出器Ｔ₆
及び給気流量検出器Ｆ₉と、これら両者の検出値ｔ₆及び
ｆ₉をアナログ信号からデジタル信号にそれぞれ変換す
るＡ／Ｄ変換器とを有している。

【００２７】また、熱エネルギー監視手段３は、図３、
図４に示すように、冷凍機１０５において生成された冷
却水を媒体とし、ドライコイル１０３及び生産冷却設備
１０４へ供給される冷却熱量を監視する第３冷却熱量監
視手段３Ａと、同様に外調機８０へ供給される冷却熱量
を監視する第４冷却熱量監視手段３Ｂと、外調機８０へ
供給される蒸気量を監視する蒸気使用量監視手段３Ｃと
を有し、個々の外調機８０及び各冷却設備（ドライコイ
ル１０３及び生産冷却設備１０４）に供給される冷却熱
量と、個々の外調機８０に供給される蒸気量とを監視
し、把握するようにしてある。

【００２８】第３冷却熱量監視手段３Ａは、図３、図４
に示すように、冷凍機１０５からドライコイル１０３及
び生産冷却設備１０４へ供給される全冷却水の温度及び
流量を検出する冷却水温度検出器Ｔ₇、Ｔ₈及び冷却水流
量検出器Ｆ₄と、これら両者の検出値ｔ₇、ｔ₈及びｆ₄を
アナログ信号からデジタル信号にそれぞれ変換するＡ／
Ｄ変換器とを有している。そして、冷凍機１０５からの
冷却水はヘッダ１０７、１０８を介してドライコイル１
０３及び生産冷却設備１０４へ個別に供給され、それぞ
れの配管には冷却水の温度及び流量を検出する冷却水温
度検出器Ｔ₉、Ｔ₁₀、Ｔ₁₁、Ｔ₁₂及び冷却水流量検出器
Ｆ₅、Ｆ₆が配設されている。また、第４冷却熱量監視手
段３Ｂは、冷凍機１０５から外調機８０へ供給される冷
却水の温度及び流量を検出する冷却水温度検出器Ｔ₁₃、
Ｔ₁₄及び冷却水流量検出器Ｆ₇と、これら両者の検出値
ｔ₁₃、ｔ₁₄及びｆ₇をアナログ信号からデジタル信号に
それぞれ変換するＡ／Ｄ変換器とを有している。そし
て、蒸気使用量監視手段３Ｃは、ボイラー１０６から外
調機８０供給される蒸気流量を検出する蒸気流量検出器
Ｆ₈と、この蒸気流量検出器Ｆ₈の検出値ｆ₈をアナログ
信号からデジタル信号にそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換器
とを有している。

【００２９】そして、図３に示すように各Ａ／Ｄ変換器
からの出力に基づいて各生産装置毎のエネルギー収支が
演算部において算出される。即ち、同図に示すように、
上記各検出器によって検出されたデータはデータ格納部
４に格納され、また、演算部５における演算を実行する
に当たって必要とされる電力単価、燃料単価等の外部入
力データは端末キー等によって入力されて外部入力デー
タ格納部６に格納される。そして、プログラム格納部７
からの指令に基づいてデータ格納部４及び外部入力デー
タ格納部６から所望のデータを演算部５に与え、演算部
５において所定の演算を行い、その演算結果を必要に応
じて表示部８に表示する。

【００３０】ところで、用力監視システムＳで用いられ
る各種の計測機器は図４に示すように配置されている。
即ち、生産装置１００と生産冷却設備１０４は冷却水配
管１０９Ａを介して接続され、生産冷却設備１０４と冷
凍機１０５は冷却水配管１０９Ｂ及びヘッダ１０７を介
して接続されている。生産装置１００の発熱部の出入口
には冷却水配管１０９Ａが接続されている。この冷却水
配管１０９Ａには発熱部の出入口側に配置された２個の
生産冷却水温度検出器Ｔ₁、Ｔ₂がそれぞれ配設され、こ
の冷却水配管１０９Ａの出口側には生産冷却水流量検出
器Ｆ₂が配設されている。冷却水配管１０９Ｂには２個
の冷却水温度検出器Ｔ₉、Ｔ₁₀がそれぞれ配設され、こ
の冷却水配管１０９Ｂ入口側には冷却水流量検出器Ｆ₅
が配設されている。

【００３１】また、メンテナンスエリア１１のリターン
ダクト１４Ａ内にはドライコイル１０３が配設され、こ
のドライコイル１０３と冷凍機１０５は冷却水配管１０
９Ｃ及びヘッダ１０７を介して接続されている。この冷
却水配管１０９Ｃにはドライコイル１０３の出入口側に
配置された２個の冷却水温度検出器Ｔ₃、Ｔ₄がそれぞれ
配設され、更に、この冷却水配管１０９Ｂには冷却水流
量検出器Ｆ₂が配設されている。また、冷凍機１０５と
ヘッダ１０７の間には冷却水温度検出器Ｔ₇が配設さ
れ、冷凍機１０５とヘッダ１０８の間には冷却水温度検
出器Ｔ₈及び冷却水流量検出器Ｆ₄が配設されている。

【００３２】メンテナンスエリア１１には外部へ熱排気
する排気ダクト１１Ａが接続され、この排気ダクト１１
Ａには排気流温度検出器Ｔ₅及び排気流量検出器Ｆ₃がそ
れぞれ配設されている。外調機８０（図１参照）からプ
レナムスペース６１内へ清浄空気を供給するダクト８１
には給気流温度検出器Ｔ₆及び給気流量検出器Ｆ₉がそれ
ぞれ配設されている。図４に示すように外調機８０とヘ
ッダ１０７、１０８は冷却水配管１０９Ｄを介して接続
され、この冷却水配管１０９Ｄの出入口側にはそれぞれ
冷却水温度検出器Ｔ₁₃、Ｔ₁₄及び冷却水流量検出器Ｆ₇
が配設されている。また、外調機８０とボイラー１０６
は冷却水配管１０９Ｅを介して接続され、この蒸気配管
１０９Ｅには蒸気流量検出器Ｆ８が配設されている。

【００３３】図示してないが、生産装置１００、冷凍機
１０５及びボイラー１０６等は給電設備を有し、これら
三者１００、１０５、１０６及びこれらの補機類１０
１、１０２へ給電し、それぞれが作動するようになって
いる。

【００３４】次に、本実施形態の用力監視システムＳを
用いたエネルギー収支の演算方法について説明する。半
導体製造工場Ｆで半導体製造装置等の各種の生産装置１
００及びこれらに関連する補機類１０１が動作している
状態において、演算部５において第１冷却熱量監視手段
２Ａの生産冷却水温度検出器Ｔ₁、Ｔ₂及び生産冷却水流
量検出器Ｆ₁の検出値ｔ₁、ｔ₂、ｆ₁に基づいて所定時間
当たりの生産冷却水による冷却熱量（Ａ）を数式１によ
り算出する。

【数１】Ａ＝∫［（ｔ₁−ｔ₂）×ｆ₁］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【００３５】また、演算部５において第２冷却熱量監視
手段２Ｂの冷却水温度検出器Ｔ₃、Ｔ₄及び冷却水流量検
出器Ｆ₂の検出値ｔ₃、ｔ₄、ｆ₂に基づいてドライコイル
１０３による冷却熱量（Ｂ）を数式２により算出する。

【数２】Ｂ＝∫［（ｔ₃−ｔ₄）×ｆ₂］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【００３６】また、演算部５において排気熱量監視手段
２Ｃの排気温度検出器Ｔ₅、給気熱量監視手段２Ｄの給
気流量検出器Ｔ₆及び冷却水流量検出器Ｆ₃の検出値
ｔ₅、ｔ₆、ｆ₃に基づいてドライコイル１０３による生
産排気（換気）による冷却熱量（Ｃ）を数式３により算
出する。

【数３】Ｃ＝０．２９（ｋｃａｌ／℃ｋｇ）×∫［１．
２×（ｔ₅−ｔ₆）×ｆ₃］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【００３７】続いて、演算部５において第１動力エネル
ギー監視手段１Ａの使用電力検出器（積算電力計）Ｗ₁
の所定時間経過後の検出値ｗ₁₁、ｗ₁₂に基づいて生産装
置１００による発熱量（Ｄ）を数式４により算出する。

【数４】Ｄ＝（ｗ₁₂−ｗ₁₁）×８６０（ｋｃａｌ／ｋＷ
ｈ）（ｋｃａｌ）

【００３８】従って、上記Ａ〜Ｄに基づいて使用電力量
に対する生産冷却設備１０４、ドライコイル１０３及び
生産排気それぞれの処理熱量を把握することができる。
即ち、生産冷却設備１０４の冷却処理熱量は数式５によ
り算出することができ、ドライコイル１０３の冷却処理
熱量の割合は数式６により算出することができ、生産排
気の冷却処理熱量の割合は数式７により算出することが
できる。尚、これらのデータは必要に応じて表示部８に
表示することができる。これにより冷凍機１０５、生産
冷却設備１０４、ドライコイル１０３がそれぞれ過剰設
備になっているか否かを判断することができる。

【数５】Ａ／Ｄ×１００（％）

【数６】Ｂ／Ｄ×１００（％）

【数７】Ｃ／Ｄ×１００（％）

【００３９】更に、演算部５において第３冷却熱量監視
手段３Ａの冷却水温度検出器Ｔ₇、Ｔ₈及び冷却水流量検
出器Ｆ₄の検出値ｔ₇、ｔ₈、ｆ₄に基づいて冷凍機１０５
による冷却熱量（Ｅ）を数式８により算出し、生産冷却
設備１０４による冷却熱量（Ｆ）を数式９により算出
し、ドライコイル１０３による冷却熱量（Ｇ）を数式１
０により算出する。

【数８】Ｅ＝∫［（ｔ₇−ｔ₈）×ｆ₄］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【数９】Ｆ＝∫［（ｔ₉−ｔ₁₀）×ｆ₅］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【数１０】Ｇ＝∫［（ｔ₁₁−ｔ₁₂）×ｆ₆］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【００４０】演算部５において第４冷却熱量監視手段３
Ｂの冷却水温度検出器Ｔ₁₃、Ｔ₁₄及び冷却水流量検出器
Ｆ₇の検出値ｔ₁₃、ｔ₁₄、ｆ₇に基づいて所定時間当たり
の外調機８０による冷却熱量（Ｈ）を数式１１により算
出する。

【数１１】Ｈ＝∫［（ｔ₁₃−ｔ₁₄）×ｆ₇］ｄｔ（ｋｃａｌ）

【００４１】演算部５において蒸気使用量監視手段３Ｃ
の蒸気流量検出器（積算型）Ｆ₈の所定時間経過後の検
出値ｆ₈₁、ｆ₈₂に基づいて外調機８０への蒸気供給量
（Ｉ）を数式１２により算出する。

【数１２】Ｉ＝（ｆ₈₂−ｆ₈₁）（ｋｇ）

【００４２】そして、演算部５において第２動力エネル
ギー監視手段１Ｂの使用電力検出器Ｗ₂の検出値ｗ₂₁、
ｗ₂₂及び液面計Ｌ₁₁、Ｌ₁₂の検出値ｌ₁₁、ｌ₁₂に基づい
て冷凍機１０５における使用電力のコスト（Ｊ）及び使
用燃料のコスト（Ｋ）を数式１３、数式１４により算出
し、生産冷却設備１０４に関連する補機類１０２（図４
ではＰ₁、Ｐ₂で示す冷却水循環ポンプ等）の検出値
ｐ₁₁、ｐ₁₂及びｐ₂₁、ｐ₂₂に基づいて使用電力のコスト
（Ｌ）を数式１５により算出する。

【数１３】Ｊ＝（ｗ₂₂−ｗ₂₁）×電力単価（円）

【数１４】Ｋ＝（ｌ₁₂−ｌ₁₁）×燃料単価（円）

【数１５】Ｌ＝〔（ｐ₁₂−ｐ₁₁）＋（ｐ₂₂−ｐ₂₁）〕×
電力単価（円）

【００４３】上記各コスト（Ｊ）、（Ｋ）、（Ｌ）が求
められると、演算部５において生産冷却設備１０４にお
ける単位熱量当たりの冷却処理コスト（Ｍ）、ドライコ
イル１０３における冷却処理コスト（Ｏ）を数式１６、
数式１７により算出する。

【数１６】Ｍ＝〔（Ｊ＋Ｋ）×Ｆ／Ｅ＋Ｌ〕÷Ｆ（円
／ｋｃａｌ）

【数１７】Ｏ＝〔（Ｊ＋Ｋ）×Ｇ／Ｅ＋（ｐ₃₁−
ｐ₃₂）〕×電力単価÷Ｇ（円／ｋｃａｌ）

【００４４】続いて、演算部５において第３動力エネル
ギー監視手段１Ｃの使用エネルギー検出器Ｗ₄、Ｌ₂の検
出値ｗ₄₁、ｗ₄₂及びｌ₂₂、ｌ₂₁に基づいてまず、ボイラ
ー１０６における使用電力（Ｐ）及び使用燃料のコスト
（Ｑ）を数式１８、数式１９により算出し、電力積算計
Ｗ₃の検出値ｗ₃₁、ｗ₃₂及び外調機８０に関連する補機
類１０２（図４においてＰ₄で示す循環ポンプ等）の検
出値Ｐ₄₁、Ｐ₄₂に基づいて外調機８０に関する使用電力
のコスト（Ｒ）、（Ｓ）を数式２０、数式２１により算
出する。

【数１８】Ｐ＝（ｗ₄₂−ｗ₄₁）×電力単価（円）

【数１９】Ｑ＝（ｌ₂₂−ｌ₂₁）×燃料単価（円）

【数２０】Ｒ＝（ｗ₃₁−ｗ₃₂）×電力単価（円）

【数２１】Ｓ＝（ｐ₄₂−ｐ₄₁）×電力単価（円）

【００４５】そして、演算部５において外調機８０にお
ける冷却コスト（Ｔ）を数式２２により算出し、外調機
８０の蒸気コスト（Ｕ）を数式２３により算出する。

【数２２】Ｔ＝（Ｊ＋Ｋ）×Ｈ／Ｅ＋Ｓ（円）

【数２３】Ｕ＝Ｐ＋Ｑ（円）

【００４６】従って、外気処理コスト（Ｖ）を数式２
０、数式２２、数式２３の結果に基づいて数式２４によ
り算出する。

【数２４】Ｖ＝Ｒ＋Ｔ＋Ｕ（円）そして、熱排気するためのファンの使用電力コスト
（Ｗ）を、図４においてＥｆで示すファン電力計の検出
値Ｅｆ₁、Ｅｆ₂に基づいて数式２５により算出する。

【数２５】Ｗ＝（Ｅｆ₂−Ｅｆ₁）×電力単価（円）熱排気における単位熱量当たりの冷却処理コスト（Ｘ）
を数式２６により算出する。

【数２６】Ｘ＝（Ｖ＋Ｗ）÷Ｃ（円／ｋｃａｌ）以上のようにして演算部５において生産冷却設備１０
４、ドライコイル１０３及び熱排気における単位熱量当
たりの冷却処理コスト（Ｍ）、（Ｏ）、（Ｘ）をそれぞ
れ算出し、それらの値を必要に応じて表示部８に表示す
る。

【００４７】以上説明したように本実施形態によれば、
装置毎の用力監視システムＳは、外調機８０、半導体製
造装置等の生産装置１００及びこれに関連する補機類１
０１で使用される電力や灯油等の燃料のエネルギー使用
量を監視する使用エネルギー監視手段１と、メンテナン
スエリア１１内の生産装置１００からの発熱量を監視す
る発熱量監視手段２と、外調機８０、ドライコイル１０
３、生産冷却設備１０４それぞれに対して冷媒を供給す
る冷凍機１０５からの冷却熱量を監視する熱エネルギー
監視手段とを備えているため、各メンテナンスエリア１
１内にそれぞれ設置された各生産装置１００及びそれぞ
れに関連する補機類１０１による使用エネルギー量を装
置毎に監視すると共に個々の生産装置１００からのエネ
ルギー廃棄量を発熱量として装置毎に監視して装置毎の
エネルギー収支を管理して設備負荷の小さい生産装置及
び過剰仕様の少ないクリーンルーム１０を構築できる。
従って、用力監視システム１によって使用エネルギー量
に対する発熱量の占める割合を正確に把握することがで
き、次に工場を建設する場合には装置毎の発熱量等のエ
ネルギー消費量を見直し、よりエネルギー消費量を低減
した生産装置１００及びクリーンルーム１０の設計が可
能になり、環境に優しい工場建設が可能になる。工場の
定格電力を基準にして発熱量を設定する従来の手法で
は、定格電力によって発熱量が決まるため、クリーンル
ーム等の補機類の能力が過剰になり、得てして設備投資
が過剰になりがちであったが、本実施形態ではこのよう
に過剰投資を防止することができる。

【００４８】尚、本発明は上記実施形態に何等制限され
るものではなく、必要に応じて適宜設計変更を加えるこ
とができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項４に記載の発
明によれば、使用エネルギー量に対する発熱量の占める
割合を正確に把握することができ、装置毎の発熱量等の
エネルギー使用量の見直しや、エネルギー使用量の低減
した生産装置及びクリーンルームの設計を可能として、
環境に優しい工場建設を可能にする装置毎の用力監視シ
ステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の用力監視システムが適用されたクリー
ンルームを有する建屋構造を示す平面図である。

【図２】図１に示す建屋構造の要部を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の用力監視システムの一実施形態の構成
を示すブロック図である。

【図４】図３に示す用力監視システムの各種の検出器の
取り付け箇所を示す半導体工場の配置図である。

【符号の説明】

Ｓ用力監視システム１使用エネルギー監視手段１Ａ第１動力エネルギー監視手段１Ｂ第２１動力エネルギー監視手段１Ｃ第３動力エネルギー監視手段２発熱量監視手段２Ａ第１冷却熱量監視手段２Ｂ第２冷却熱量監視手段２Ｃ排気熱量監視手段２Ｄ給気熱量監視手段３熱エネルギー監視手段３Ａ第３冷却熱量監視手段３Ｂ第４冷却熱量監視手段３Ｃ蒸気使用量監視手段１０クリーンルーム（空間）１１メンテナンスエリア（独立空間）８０外調機（空気清浄装置）１００生産装置１０１補機類１０２補機類１０３ドライコイル（冷却手段）１０４冷却生産設備１０５冷凍機１０６ボイラー（蒸気生成装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若林剛東京都港区赤坂五丁目３番６号東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者深沢泰司東京都府中市住吉町２丁目30番７号東京エレクトロンロジスティクス株式会社内 (72)発明者小松晴彦東京都府中市住吉町２丁目30番７号東京エレクトロンロジスティクス株式会社内 (72)発明者岸野豊東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内 (72)発明者穂苅伸博東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内Ｆターム(参考） 3L060 AA08 CC10 CC12 EE01 EE44 5H004 GA28 GA36 GB20 HA01 HA02 HB01 HB02 HB05 HB20 KC03 MA42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気清浄装置と、この空気清浄装置によ
って所定の空気清浄度を保持した空間内に配置された複
数の生産装置と、これらの生産装置に関連する補機類
と、温度調整用の冷凍手段及び蒸気発生手段とを備え、
上記空間内を複数に区画して個別に空気清浄度を保持す
る独立空間を設けると共に各独立空間に上記各生産装置
をそれぞれ個別に配置して各独立空間の温度を個別に調
整する生産工場であって、上記各生産装置毎に、上記空
気清浄装置、上記生産装置及びこれに関連する補機類で
使用されるエネルギー使用量を監視する使用エネルギー
監視手段と、上記生産装置からの発熱量を監視する発熱
量監視手段と、上記冷凍機から供給される冷却水の冷却
熱量及び上記蒸気生成装置から供給される蒸気使用量を
監視する熱エネルギー監視手段とを備えたことを特徴と
する装置毎の用力監視システム。
【請求項２】上記使用エネルギー監視手段は、上記生
産装置及びこれに関連する補機類で使用される使用電力
量を監視する第１動力エネルギー監視手段と、上記冷凍
手段及びこれに関連する補機類で使用される電力使用量
及び燃料使用量を監視する第２動力エネルギー監視手段
と、上記空気清浄装置、上記蒸気発生手段及びこれらに
関連する補機類で使用される電力使用量及び燃料使用量
を監視する第３動力エネルギー監視手段とを有すること
を特徴とする請求項１に記載の装置毎の用力監視システ
ム。
【請求項３】上記発熱量監視手段は、上記生産装置用
冷却水の冷却熱量を監視する第１冷却熱量監視手段と、
上記独立空間内の空気用冷却水の冷却熱量を監視する第
２冷却熱量監視手段と、上記独立空間内から外部への排
気流による排熱量を監視する排熱量監視手段と、上記空
気清浄装置から上記独立空間内へ供給される空気の熱量
を監視する給気熱量監視手段とを有するたことを特徴と
する請求項１に記載の装置毎の用力監視システム。
【請求項４】上記熱エネルギー監視手段は、上記独立
空間及び生産装置へ供給される冷却水の冷却熱量を監視
する第３冷却熱量監視手段と、上記空気清浄装置へ供給
される冷却水の冷却熱量を監視する第４冷却熱量監視手
段と、上記空気清浄装置へ供給される蒸気量を監視する
蒸気使用量監視手段とを有することを特徴とする請求項
１に記載の装置毎の用力監視システム。