JP2002304221A - 室内の圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各室毎に設けられている給気ブロア１２、２４
および排気ブロア１６、２８の出力が、基準値から大幅
にずれないようにする。 【解決手段】開口部６ａを有する仕切壁６を介して連通
された複数の室（アイソレータ）２、４に、それぞれ給
気ブロア１２、２４、排気ブロア１６、２８、圧力セン
サ１８、３０が設けられ、各圧力センサ１８、３０の検
出値に応じて、制御装置２０、３２がそれぞれの室２、
４の排気ブロア１６、２８の回転数をコントロールして
室２、４内の圧力を制御する。通常は、給気ブロア１
２、２４および排気ブロア１６、２８が、試験等により
求めた基準回転数で運転している。各室２、４の内部圧
力が変動した場合には、排気ブロア１６、２８の出力を
変更して室２、４内の圧力を所定圧力に制御する。その
ときに、変動した圧力値にかかわらず、排気ブロア１
６、２８の回転数を予め設定した範囲内から外れないよ
うに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、アイソレータのよ
うに外部から隔離された室内の圧力を制御する圧力制御
装置に係り、特に、開口部を有する仕切壁を介して連通
された複数の室内の圧力制御を行う室内の圧力制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】外部から隔離された空間を有するアイソ
レータの内部に、医薬品や食品等の製造設備を設置し、
このアイソレータ内を滅菌装置により滅菌してその無菌
環境内で前記製品を製造することが、近年広く行われて
いる。

【０００３】前記医薬品や食品の製造設備等の処理装置
を外部雰囲気から隔離するアイソレータは、その処理装
置に応じた容積が必要であり、連続した機械等を隔離す
るためには、非常に大きな容積を必要とする。ところ
が、アイソレータ内を滅菌する滅菌装置の能力には限界
があり、アイソレータ内をこのような滅菌装置によって
効率よく滅菌するために、複数のアイソレータを開口部
を有する仕切壁を介して連結し、または大型のアイソレ
ータの内部を開口部を有する仕切壁によって複数の室に
区画するとともに、これら開口部を開閉するシャッター
を設け、生産運転を行う際には、シャッターを開放して
複数のアイソレータ（室）の内部を一つの空間として扱
い、滅菌時には、シャッターを閉鎖して各アイソレータ
毎に区画してそれぞれ滅菌をするようにしている。

【０００４】前記アイソレータは、外部から埃等の異物
が侵入することを防止するために、通常は、内部の圧力
を陽圧に制御している。このようなアイソレータでは、
仕切壁を介して連通された各室にそれぞれ給気ブロアと
排気ブロアとを設け、圧力センサによって常時室内の圧
力を検出し、この検出値に応じて圧力制御装置によって
給気量と排気量を相対的に調節することにより、各室内
をそれぞれ所定の圧力に維持するように制御している。

【０００５】仕切壁に形成された開口部を介して連通さ
れている複数の室内は、給気ブロアおよび排気ブロアの
回転数をコントロールすることにより、それぞれ設定さ
れた所定の圧力を維持するように制御されているが、し
ばしば圧力変動が発生する。以下に、その圧力変動の原
因について考察する。

【０００６】通常アイソレータはクリーンルーム内に設
置されており、クリーンルーム内の圧力より例えば４０
Ｐａ陽圧にするというような制御をしている。しかも、
クリーンルーム内の圧力は常に一定ではなく変動してい
るので、アイソレータ内の圧力もクリーンルーム内の圧
力変動に応じて制御する必要がある。また、アイソレー
タ内には、ハーフスーツやグローブ等のフレキシブルな
装備があり、これらがクリーンルーム内の圧力変動によ
り膨張収縮する。するとアイソレータ内の容積が変動し
て圧力変動を引き起こすことになる。さらに、作業者が
ハーフスーツやグローブを装着した場合も、アイソレー
タ内の圧力が変動してしまう。

【０００７】また、アイソレータ内の連通している各室
内は、各室毎に異なる配管の連結形状から生じる圧力損
失の差や、配管途中に設けられたフィルタや触媒の詰ま
り具合等からも時間の経過とともに圧力差が生じてしま
う。

【０００８】このように時間の経過に伴って発生した圧
力差は、通常排気ブロアの出力を制御して設定圧力に復
帰させるようになっている。しかしながら、各室内の容
積が異なっている場合には、設置される排気ブロアの能
力が異なるため、処理時間に差が生じてしまうという問
題があった。このような処理時間に差が生じるために発
生する問題について説明する。

【０００９】例えば、二つの空間が、中間の仕切壁に形
成された開口部を介して連通しており、一方の空間が他
方の空間の二倍の容積を有している。そして、各空間に
はそれぞれ給気ブロア、排気ブロア、圧力センサおよび
制御装置が設けられており、給気ブロアを一定回転させ
るとともに、圧力センサの検出値に基づいて排気ブロア
の回転をコントロールすることにより、各空間内が所定
の圧力になるように制御しているとする。

【００１０】給気ブロアおよび排気ブロアの回転数は空
間の容積や換気回数に応じて設定されており、制御装置
は、制御する各空間の圧力センサから検出される圧力を
基に排気ブロアの回転数をコントロールする。この排気
ブロアの回転数をどのようにコントロールすればよいか
は実験等から求めている。従って、前記のように各空間
の容積が異なる場合には、給気ブロアおよび排気ブロア
のサイズや制御装置の計算式が異なるものとなるため、
排気ブロアの反応速度に違いが生じてしまう。

【００１１】このような場合の一例について具体的な数
値により説明する。例えば、空間Ａでは給気ブロアが２
００、排気ブロアも２００の風量で運転し、空間Ｂは給
気ブロアが１００、排気ブロアが１００の風量で運転す
れば、所定の圧力（４０Ｐａ）が得られるとする。アイ
ソレータの立ち上げ動作においては、それぞれの空間に
配置された給気ブロアを運転して空間内の圧力を上昇さ
せる。

【００１２】空間Ａおよび空間Ｂがともに５分後に５０
Ｐａになり、１０Ｐａ減圧しなければならない状態にな
ったとする。各空間の排気ブロアを運転して減圧を行う
が、各空間の排気ブロアは能力が異なっており、空間Ａ
の排気ブロアは１０Ｐａ減圧するのに５秒かかり、一
方、空間Ｂの排気ブロアは２秒で１０Ｐａの減圧が可能
であるとすると、空間Ｂの方が先に設定圧力の４０Ｐａ
になり、この時点では、空間Ａはまだ４０Ｐａに低下し
ていないことになる。

【００１３】このような状況になると、まだ４０Ｐａま
で低下していない空間Ａのエアが空間Ｂ内に流れ込んで
くる。すると、先に４０Ｐａに低下していた空間Ｂの排
気ブロアは、さらに減圧する動作を行うことになる。前
述のように空間Ｂの排気ブロアは１００の風量で運転す
れば、空間内の圧力を所定の圧力（４０Ｐａ）に維持で
きるところが、１２０の風量で運転することになる。逆
に空間Ａの排気ブロアは２００の風量で運転する必要が
あるはずなのに、１８０の風量で運転する状態となり、
空間Ａから空間Ｂへのエアの流れが生じたまま圧力が均
衡するという現象が起こってしまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように複数室の
各排気ブロアの出力に差が生じている状態で、各室間を
区画している仕切壁の開口部をシャッターにより閉じる
と、急激な圧力変動が生じる。排気ブロアが必要な出力
よりも小さい出力で運転している室では、シャッターを
閉じると急激に圧力が上昇し、逆に必要な出力を上回る
出力で運転している室では、圧力が急激に下降する。極
端な場合には、その室内の陽圧が維持できないという事
態が発生するおそれもある。

【００１５】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたもので、給気ブロアや排気ブロアに極端な運転能力
の差を発生させることなく、スムーズに各室の圧力を制
御することができる室内の圧力制御装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る室内の圧力
制御装置は、開口部を有する仕切壁を介して連通された
複数の室と、これら各室にそれぞれ設けられた給気ブロ
ア、排気ブロアおよび圧力センサと、各圧力センサの検
出値によりそれぞれの室の給気ブロアおよび排気ブロア
の回転数を制御する制御手段とを備え、前記各室の圧力
を所定圧力に制御するものであって、特に、前記制御手
段は、給気ブロアおよび排気ブロアの前記所定圧力にお
ける基準回転数と、圧力の変動によりそれぞれの室のブ
ロアの回転数を変更する際の、基準回転数に対する変更
範囲を記憶し、この範囲内でブロアの回転数を制御する
ようにしたものである。

【００１７】また、請求項２に記載の発明は、前記給気
ブロアおよび排気ブロアの少なくともいずれか一方をイ
ンバータ付きとし、その周波数を変更することにより回
転数を制御することを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態によ
り本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係
る室内の圧力制御装置の全体の構成を示す概略構成図で
あり、第１の室（第１アイソレータ）２と第２の室（第
２アイソレータ）４が、開口部６ａを有する仕切壁６に
よって区画されている。前記開口部６ａは、シャッター
８により開閉される。なお、前記二つの室２、４は、こ
の図１に示すように一つの大容積の空間を仕切壁６によ
って二つの室に区画したものでも良く、また、複数の独
立したアイソレータを、開口部を介して連結したもので
あっても良い。

【００１９】前記第１アイソレータ２には、このアイソ
レータ２内に給気を行うインバータ１０付きの給気ブロ
ア１２と、このアイソレータ２から排気を行うインバー
タ１４付きの排気ブロア１６が接続されている。この実
施の形態では、給気ブロア１２を予め定めた一定回転数
で回転させる一方、排気ブロア１６を、差圧センサ１８
により検出した第１アイソレータ２内の圧力とこれらア
イソレータ２、４が設置されているクリーンルーム（図
示せず）内との差圧に応じて、制御装置２０によりイン
バータ１４の周波数を変更することによりその回転数を
制御するようにしている。なお、給気ブロア１２も、前
記差圧センサ１８の検出した差圧に応じて制御装置２０
により回転数を制御することも可能であり、排気ブロア
１６の回転数を一定として給気ブロア１２の回転数を制
御しても良いし、給気ブロア１２および排気ブロア１６
両方の回転数を制御しても良い。

【００２０】また、前記第２アイソレータ４には、この
アイソレータ４内に給気を行うインバータ２２付きの給
気ブロア２４と、このアイソレータ４から排気を行うイ
ンバータ２６付きの排気ブロア２８が接続されている。
このアイソレータ４でも、排気ブロア２８が、差圧セン
サ３０によって検出した差圧に応じて制御装置３２によ
りその回転数が制御されるようになっているが、給気ブ
ロア２４のみを制御しても良く、また、両ブロア２４、
２８を制御しても良い。

【００２１】この実施の形態では、第１のアイソレータ
２は第２のアイソレータ４よりも大きい容積を有してお
り、これら容積の大きさに応じて、第１アイソレータ２
には第２アイソレータ４の給気ブロア２４および排気ブ
ロア２８よりも大きい能力の給気ブロア１２および排気
ブロア１６が接続されている。また、第１アイソレータ
２には、作業者が装着してアイソレータ２の内部での作
業を行うために、二体のハーフスーツ３４、３６が設け
られている。一方、第２アイソレータ４にも、一体のハ
ーフスーツ３８が設けられている。

【００２２】前記各アイソレータ２、４には、それぞれ
の給気ブロア１２、２４および排気ブロア１６、２８の
作動を制御する制御装置２０、３２が設けられている。
この制御装置について図２により説明する。なお、第１
アイソレータ２の制御装置２０と第２アイソレータ４の
制御装置３２は同一の構成なので、その一方２０につい
てだけ説明する。

【００２３】制御装置２０には、給気ブロア１２を予め
定めた一定回転数で回転させた状態で、検出されたアイ
ソレータ２内の圧力と所定圧力との差およびその変化速
度に対して、排気ブロア１６の出力数を変化させる式
（出力変化数−圧力変化式）４０が記憶されるととも
に、理想状態の出力値に対して一定の範囲に設定された
出力範囲を記憶する出力範囲記憶部４２が設けられてい
る。なお、理想状態の出力値とは、前記シャッター８を
閉じた状態にして給気および排気ブロア１２、１６を一
対一で圧力コントロールさせ、安定したときの排気ブロ
ア１６の出力値である。

【００２４】前記制御装置２０の演算制御部４４には、
差圧センサ１８が検出した信号が入力されており、この
入力信号に応じて排気ブロア１６のインバータ１４の周
波数を制御する。演算制御部４４が排気ブロア１６の出
力を制御する際には、前記出力変化数−圧力変化式４０
に基づいて制御を行い、出力値を変更する際には、予め
設定されて出力範囲記憶部４２に記憶されている範囲内
で行う。さらに、この演算制御部４４は、シャッター指
令部４６に指令を送り、前記シャッター８を開閉する。
なお、シャッター８への指令は、この第１アイソレータ
２の制御装置２０によって行っている。

【００２５】前記構成に係る室内の圧力制御装置の作用
について説明する。第１アイソレータ２の給気ブロア１
２および第２アイソレータ４の給気ブロア２４は、各ア
イソレータ２、４内部のエアの換気回数によって周波数
が決定され、常に一定の回転数で回転している。また、
この実施の形態では、第１アイソレータ２および第２ア
イソレータ４の内部圧力は、これらアイソレータ２、４
が設置されているクリーンルーム（図示せず）内の圧力
に対し、４０Ｐａの陽圧に設定されており、この圧力に
維持するように、制御装置２０、３２が排気ブロア１
６、２８の出力値をコントロールする。

【００２６】シャッター８を開いて、第１アイソレータ
２と第２アイソレータ４との間を連通する開口部６ａを
開放した状態にして、第１アイソレータ２および第２ア
イソレータ４のそれぞれの内部圧力のコントロールを継
続的に行っていると、両アイソレータ２、４の圧力バラ
ンスによって、前記仕切壁６の開口部６ａを通ってエア
の流れが発生する場合がある。このエアの流れによって
両アイソレータ２、４の排気ブロア１６、２８の出力値
が変動する。

【００２７】従来のような圧力制御であれば、仮に第１
アイソレータ２の排気ブロア１６の出力値が上昇した場
合には、他方の第２アイソレータ４の排気ブロア２８の
出力が少なくて済むため、この排気ブロア２８の出力が
低下する。すると、第１アイソレータ２の排気ブロア１
６の出力がますます上昇し、一方、第２アイソレータ４
の排気ブロア２８の出力はさらに低下する。このように
して理想状態の出力値から大幅に乖離してしまう。

【００２８】これに対し、本実施の形態に係る室内の圧
力制御装置では、制御装置２０、３２の出力範囲記憶部
４２に、排気ブロア１６、２８の出力値を変更できる範
囲が予め設定され記憶されており、例えば、理想状態の
出力値に対し±３％の範囲内で出力値を変動できるよう
に設定してある場合には、前記状態での第１アイソレー
タ２の排気ブロア１６の出力を上昇させる必要があると
きでも、最大で理想状態の出力値のプラス３％までしか
出力を増大させないようになっている。一方、第２アイ
ソレータ４の排気ブロア２８は出力を低下させる状況で
も、最大で理想状態の出力値のマイナス３％までしか出
力を低下させないようにする。

【００２９】このように排気ブロア１６、２８を、理想
状態の出力値から大きく外れないように、設定した範囲
内に限定して圧力の調整を行っていくので、両アイソレ
ータ２、４の排気ブロア１６、２８の出力に極端な格差
が生じることはない。従ってこのような状態でシャッタ
ー８を閉じた場合でも、急激な圧力変動が発生するおそ
れはなく、排気ブロア１６、２８の出力が増大している
側のアイソレータ２、４でも、陰圧になってしまうこと
はない。

【００３０】なお、前記実施の形態では、給気ブロア１
２、２４および排気ブロア１６、２８ともにインバータ
１０、１４、２２、２６により出力をコントロールする
構成のものを用いたが、必ずしもすべてのブロア１２、
１６、２４、２８をインバータ付きにする必要はなく、
給気ブロア１２、２４と排気ブロア１６、２８のいずれ
か一方をインバータ付きにして、周波数を変えて回転数
を制御するようにすれば、本発明の目的を達成すること
ができる。また、前記実施の形態では、二つの室（第１
アイソレータ２と第２アイソレータ４）内の圧力を制御
する構成について説明したが、二つの室に限るものでは
なく、三以上の室内の圧力を制御することもできること
はいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、開
口部を有する仕切壁を介して連通された複数の室と、こ
れら各室にそれぞれ設けられた給気ブロア、排気ブロア
および圧力センサと、各圧力センサの検出値によりそれ
ぞれの室の給気ブロアおよび排気ブロアの回転数を制御
する制御手段とを備え、前記各室の圧力を所定圧力に制
御する室内の圧力制御装置において、前記制御手段は、
給気ブロアおよび排気ブロアの前記所定圧力における基
準回転数と、圧力の変動によりそれぞれの室のブロアの
回転数を変更する際の、基準回転数に対する変更範囲を
記憶し、この範囲内でブロアの回転数を制御するように
したので、各室のブロア間で大幅な出力の差がでること
がない。従って、シャッターを閉じたときに、各室内で
急激な圧力変動が起こることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る室内の圧力制御装
置の構成を示す回路図である。

【図２】前記室内の圧力制御装置の制御部の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】 ２ 室（第１アイソレータ） ４ 室（第２アイソレータ） ６ 仕切壁 ６ａ 開口部 １０ インバータ １２ 給気ブロア １４ インバータ １６ 排気ブロア １８ 圧力センサ ２０ 制御手段（制御装置） ２２ インバータ ２４ 給気ブロア ２６ インバータ ２８ 排気ブロア ３０ 圧力センサ ３２ 制御手段（制御装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 當田 輝幸 石川県金沢市大豆田本町甲58番地 澁谷工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 3L056 BD04 BD07 BE01 BF04 BF06 3L058 BD00 BE08 BG04 4C341 KK01 KL04 KL08 5H316 AA20 BB02 CC08 CC10 DD03 EE22 ES05 FF05 GG01 GG11 GG15 HH04 HH08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を有する仕切壁を介して連通され
   た複数の室と、これら各室にそれぞれ設けられた給気ブ
   ロア、排気ブロアおよび圧力センサと、各圧力センサの
   検出値によりそれぞれの室の給気ブロアおよび排気ブロ
   アの回転数を制御する制御手段とを備え、前記各室の圧
   力を所定圧力に制御する室内の圧力制御装置において、 前記制御手段は、給気ブロアおよび排気ブロアの前記所
   定圧力における基準回転数と、圧力の変動によりそれぞ
   れの室のブロアの回転数を変更する際の、基準回転数に
   対する変更範囲を記憶し、この範囲内でブロアの回転数
   を制御することを特徴とする室内の圧力制御装置。
2. 【請求項２】 前記給気ブロアおよび排気ブロアの少な
   くともいずれか一方をインバータ付きとし、その周波数
   を変更することにより回転数を制御することを特徴とす
   る請求項１に記載の室内の圧力制御装置。