JP2004169952A

JP2004169952A - 差圧制御ユニット

Info

Publication number: JP2004169952A
Application number: JP2002334001A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tanaka; 真田中; Masafumi Kinoshita; 雅史木下; Minoru Takahashi; 稔高橋
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】クリーンルームの施工を容易にする。
【解決手段】差圧制御ユニット６０は、クリーンルーム内に設置するケーシング６２を有する。ケーシング６２は、吹出し口６４と吸込み口６６とが形成してある。ケーシング６２の内部には、差圧制御部８８と換気制御部１１６とが設けてある。差圧制御部８８は、差圧検出ユニット９０の差圧出力部９２の求めたクリーンルームの内外の圧力差に基づいて、給気ダクト７６に設けたモータダンパ８４の開度を制御し、クリーンルームの内外の圧力差を設定値となるように制御する。換気制御部１１６は、給気ダクト７６に設けた流量計８６の出力信号に基づいて、排気ダクト１０６に設けたモータダンパ１１４を制御し、クリーンルームの換気量を所定値に保持する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差圧制御ユニットに係り、特にバイオクリーンルームやバイオハザードルームなどのクリーンルームにおける室内外の圧力差を一定に保持するための差圧制御ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイオクリーンルームやバイオハザードルームは、一般に作業環境を一定の清浄度に保持する必要から、高い換気量を確保したクリーンルームとして形成される。また、バイオクリーンルームは、室外から細菌が浸入するのを防ぐために、室内を室外より高い圧力（正圧）に保持している。一方、バイオハザードルームは、室内から室外に細菌が漏れ出さないように、室内を室外より低い圧力（負圧）に保持している。このようなバイオクリーンルーム、バイオハザードルームを構成するクリーンルーム（以下、単にクリーンルームという）は、従来、図６のようになっていた。
【０００３】
図６において、クリーンルーム１０には、給気系統２０と排気系統５０とが設けられている。給気系統２０は、フィルタ２２と空調機２４とを有する。フィルタ２２は、クリーンルーム１０の天井部に設けた吹出し口２６に臨ませて取り付けてある。そして、空調機２４からの空気は、給気ダクト２８を介してフィルタ２２に供給され、矢印３０のようにクリーンルーム１０内に吹き出される。また、給気ダクト２８には、モータダンパ３２が設けてある。このモータダンパ３２は、差圧制御器３４に接続してある。差圧制御器３４は、差圧計３６の出力信号に基づいてモータダンパ３２の開度を調節する。
【０００４】
排気系統５０は、排気ファン５２とフィルタ５４とを備えている。フィルタ５４は、クリーンルーム１０の天井部に形成した吸込み口５６に臨ませて取り付けてある。排気ファン５２は、排気ダクト５８を介してフィルタ５４に連通しており、クリーンルーム１０内の空気を矢印５９のように吸引して室外に排出する。また、排気系統５０は、換気制御器６２を有する。換気制御器６２は、排気ダクト５８に設けた流量計６４の出力信号に基づいて、排気ダクト５８に設けたモータダンパ６６の開度を制御する。
【０００５】
すなわち、図６に示したクリーンルーム１０は、給気系統２０の差圧制御器３４が給気ダクト２８に設けたモータダンパ３２の開度を制御することにより、クリーンルーム１０内と室外との圧力差を所定値に保持し、排気系統５０の換気制御器６２が排気ダクト５８に設けたモータダンパ６６の開度を制御することにより、クリーンルーム１０の換気量が所定値に保持される。
なお、換気を行なわない密閉した室内と室外との圧力差を一定に保持する装置として、特許文献１に記載のものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４９５８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクリーンルーム１０は、給気ダクト２８、排気ダクト５８に設けたモータダンパ３２、６６を天井裏に設置するようにしている。このため、クリーンルーム１０を施工する場合、狭い天井裏にモータダンパ３２、６６を設置するための架台を設けたり、吊り天井を設けたり必要があり、施工が困難で作業能率が非常に悪い。
【０００８】
また、従来のクリーンルーム１０は、吹出し口２６、吸込み口５６を一般に天井面に形成し、この吹出し口２６、吸込み口５６の部分にフィルタ２２、５４を設置している。このため、フィルタ２２、５４を設置する場合にも、モータダンパ３２、６６の設置と同様な問題を有している。しかも、クリーンルーム１０は、外部からの細菌の侵入や室外に細菌が漏れるのを防止するために気密性が要求されており、吹出し口２６、吸込み口５６の周囲をシールしなければならない。しかし、従来の吹出し口２６、吸込み口５６は、シール箇所が多く、シール作業も困難であるため、充分な気密性を確保しにくい。さらに、モータダンパ３２、６６とダクト２８、５８との接合部もシールをする必要があるが、天井裏での作業であり、作業性が悪く、漏洩などの問題を生じやすい。しかも、モータダンパ３２、６６の設置場所が天井裏において分散しているため、施工後の定期的な漏洩チェックが容易でなく、多くの時間と手間とを必要とする。
【０００９】
一方、特許文献１に記載の装置は、換気しない密閉した室について、室内と室外との圧力差を一定に保持することが可能である。しかし、実際に作業を行なうクリーンルームにおいては、所定の換気量を確保しつつ、所定の空気清浄度に保つことが必須であり、特許文献１に記載の装置を、このようなクリーンルームに適用することができない。このため、換気を行ないつつ所定の清浄度が得られるクリーンルームの施工が容易に行なえ、気密性を確実に確保できるようにすることが強く望まれている。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、クリーンルームの施工を容易にすることを目的としている。
また、本発明は、クリーンルームの気密性を容易に確保できるようにすることを目的としている。
さらに、本発明は、施工後における気密性のチェックを容易に行なえるようにすることなどを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る差圧制御ユニットは、吹出し口と吸込み口とを有するケーシングと、このケーシングに設けられて外部から供給された空気を前記吹出し口に導くための給気流路と、この給気流路に設けられて空気中の塵埃を除去する給気用フィルタと、前記給気流路に設けられて前記吹出し口を介して室内に供給する給気量を調節する給気調節部と、前記ケーシングに設けられて前記吸込み口を介して吸引された室内空気を室外に導くための排気流路と、この排気流路に設けられて空気中の塵埃を除去する排気用フィルタと、前記排気流路に設けられて室内空気の吸引量を調節する換気調節部と、前記室内と室外との圧力差を検出する差圧検出部と、この差圧検出部の出力信号に基づいて前記給気調節部を制御し、前記室内と室外との圧力差を設定値に保持する差圧制御部と、前記給気流路または前記排気流路を流れる空気量を検出する換気量検出部と、この換気量検出部の出力信号に基づいて前記換気調節部を制御し、室内換気量を所定値に制御する換気制御部と、を有することを特徴としている。
【００１２】
差圧検出部の圧力センサを除いた部分、差圧制御部、換気量検出部、および換気制御部は、ケーシング内に設けるとよい。そして、排気流路には、殺菌部を設けることができる。また、給気流路には、給気温度調節部を設けてもよい。
【００１３】
【作用】
上記のようになっている本発明は、空気を浄化するフィルタや給気流路、排気流路、さらには給気調節部、換気調節部などを組み込んだケーシングをクリーンルーム内に設置することにより、クリーンルームの施工を容易、迅速に行なうことができる。そして、クリーンルームには、吹出し口や吸込み口を形成する必要がないため、クリーンルームの気密性の確保が容易となり、気密性のチェックなども容易、迅速に行なうことができる。
【００１４】
差圧検出部の圧力センサを除いた部分、差圧制御部、換気量検出部、および換気制御部をケーシング内に設けると、差圧制御ユニットをよりコンパクトにすることができるとともに、現場における配線作業などが削減され、クリーンルームの施工をより容易、迅速に行なうことができる。また、排気流路に殺菌部を設けると、クリーンルーム内に細菌が漏れたとしても、室外に排出されるのを防止することができ、クリーンルームの安全性を向上することができる。そして、給気流路に給気温度調節部を設けることにより、通常のファンによる給気が可能となり、また温度、湿度制御部と差圧制御部が分散しないため、設備全体のスリム化が図れ、メンテナンスが容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る差圧制御ユニットの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施の形態に係る差圧制御ユニットの説明図である。図１において、差圧制御ユニット６０は、後述するように、クリーンルーム内に設置されるケーシング６２を有している。ケーシング６２は、前面（図１の左側面）の上部に吹出し口６４が形成してあり、前面下部に吸込み口６６が形成してある。また、ケーシング６２は、内部の上下部にフィルタボックス６８、７０が取り付けてある。上側のフィルタボックス６８は、吹出し口６４の下方に位置し、内蔵した給気用フィルタ７２の前面側に設けたスクリーン７４が上向きとなるように取り付けてある。そして、フィルタボックス６８は、下部に給気ダクト７６の一端が接続してあって、給気ダクト７６とともに給気流路を構成している。給気用フィルタ７２は、空調機８０からの空気に含まれる塵埃などを除去して清浄空気にする。この清浄空気は、矢印７１に示したように、吹出し口６４からクリーンルーム内に吹き出される。
【００１６】
給気ダクト７６の他端は、ケーシング６２の背面から突出しており、その先端の給気口７８が空調機８０に取り付けた外部給気ダクト８２に接続できるようになっている。また、ケーシング６２内の給気ダクト７６には、モータダンパ８４と流量計８６とが設けてある。モータダンパ８４は、給気ダクト７６を流れる空気（給気）の量を調節する給気調節部であって、ケーシング６２内に設けたマイクロコンピュータなどからなる差圧制御部８８により制御される。この差圧制御部８８には、差圧検出部９０の差圧出力部９２が接続してある。差圧検出部９０は、差圧出力部９２に接続した室内と室外との圧力を検出する一対の圧力センサ９４、９６を備えている。差圧出力部９２は、例えば差圧計から構成してあってケーシング６２の内部に設けられ、ケーシング６２の外部に設置される各圧力センサ９４、９６の検出信号に基づいて、室内と室外との圧力差を求めて差圧制御部８８に出力する。差圧制御部８８は、差圧出力部９２の出力信号（圧力差）を予め与えられた設定値と比較し、室内外の圧力差が設定値となるようにモータダンパ８４の開度を制御する。
【００１７】
すなわち、差圧制御部８８は、クリーンルーム内の圧力が室外の圧力より高くなるように設定されている場合、差圧出力部９２の求めた室内外の圧力差が設定値より小さいとき、モータダンパ８４の開度を大きくし、クリーンルームに供給する空気量を増大して室内の圧力を高くし、室内と室外との圧力差を大きくする。また、差圧制御部８８は、差圧出力部９２の求めた圧力差が設定値より大きい場合、モータダンパ８４の開度を小さくしてクリーンルームへの給気量を減少し、室内の圧力を低下させる。なお、流量計８６の作用については、後述する。
【００１８】
ケーシング６２の下部に設けたフィルタボックス７０は、吸込み口６６の上方に位置している。そして、フィルタボックス７０は、内蔵した排気用フィルタ１００の前面側に設けたスクリーン１０２が下向きとなるように取り付けてある。排気用フィルタ１００は、矢印１０４のように吸込み口６６から吸い込まれる室内空気を浄化する。
【００１９】
フィルタボックス７０は、上部に排気ダクト１０６の一端が接続してあって、排気ダクト１０６とともに排気流路を形成している。排気ダクト１０６の他端は、ケーシング６２の背面から突出しており、その先端の排気口１０８が排気ファン１１０を有する外部排気ダクト１１２に接続可能となっている。そして、排気ファン１１０は、外部排気ダクト１１２、排気ダクト１０６、排気用フィルタ１００、吸込み口６６を介して室内の空気を吸引し、室外に排出して室内を強制換気する。
【００２０】
ケーシング６２内の排気ダクト１０６には、排気ダクト１０６を流れる空気の量を調節するモータダンパ（換気調節部）１１４が設けてある。このモータダンパ１１４は、ケーシング６２内に取り付けたマイクロコンピュータなどからなる換気制御部１１６に接続してあって、換気制御部１１６によって開度が制御される。一方、給気ダクト７６に設けた流量計８６は、換気量検出部を構成していて、検出信号を換気制御部１１６に出力する。すなわち、クリーンルームにおける室内と室内との圧力差は、一般に数１０Ｐａ以内の微差圧であって、給気ダクト７６を介してクリーンルームに供給された空気量をクリーンルームから排出される空気量、すなわち換気量と見なすことができる。従って、換気制御部１１６は、給気ダクト７６に設けた流量計８６の検出信号を設定された換気風量と比較し、排気ダクト１０６に設けたモータダンパ１１４の開度を制御して所定の換気風量が得られるようにする。
【００２１】
なお、流量計８６は、排気ダクト１０６に設けてもよい。流量計８６を排気ダクトに設けた場合、クリーンルームからの排気量（換気量）を直接検出することになり、より正確な換気量を求めることができる。
【００２２】
このようになっている差圧制御ユニット６０は、図２に示したように、クリーンルーム１２０の内部に設置される。そして、差圧制御ユニット６０は、給気ダクト７６の給気口７８と排気ダクト１０６の排気口１０８とが、クリーンルーム１２０の壁部１２２を貫通させた外部給気ダクト８２と外部排気ダクト１１２とに接続される。また、差圧検出部９０を構成している一方の圧力センサ９４は、クリーンルーム１２０内に設置されてクリーンルーム内の圧力を検出する。そして、他方の圧力センサ９６は、クリーンルーム１２０の外部に配置され、室外の圧力を検出する。
【００２３】
すなわち、実施形態の差圧制御ユニット６０を使用することにより、天井面に清浄空気の吹出し口や、室内空気の吸込み口を設ける必要がなく、天井裏にダクトやモータダンパ、フィルタなどを設置する必要がない。このため、天井裏における困難な作業をなくすことができ、クリーンルーム１２０の施工を容易、迅速に行なうことができる。しかも、クリーンルーム１２０の壁部１２２に設ける開口は、外部給気ダクト８２と外部排気ダクト１１２とを貫通させるものだけであり、クリーンルーム１２０の開口を従来より大幅に小さくできるため、シール作業を容易、確実に行なうことができ、クリーンルーム１２０の高い気密性を容易に確保することができる。
【００２４】
しかも、実施形態においては、差圧検出部９０の圧力センサ９４、９６を除いた部分（差圧出力部９２）、差圧制御部８８、換気量検出部（流量計８６）、および換気制御部１１６をケーシング６２の内部に設けているため、差圧制御ユニット６０をコンパクトにすることができ、現場における配線作業などを削減できてクリーンルーム１２０の施工を容易、迅速に行なうことができる。また、モータダンパ８４、１１４や給気用フィルタ７２、排気用フィルタ１００をクリーンルーム１２０内に設置するケーシング６２に収納しているため、定期的な点検、検査などを容易、迅速に行なうことができる。そして、長期間の使用によりモータダンパ８４、１１４と給気ダクト７６、排気ダクト１０６との接続部のシール性に問題を生じたとしても、細菌が室外からクリーンルーム１２０に侵入したり、細菌がクリーンルーム１２０から室外に漏洩するおそれがなく、安全性が向上する。
【００２５】
図３は、差圧制御ユニット６０による他のクリーンルームの構成例を示したものである。この実施形態においては、複数（実施形態の場合３つ）のクリーンルーム１２０（１２０ａ〜１２０ｃ）のそれぞれに差圧制御ユニット６０（６０ａ〜６０ｃ）が配設してある。各差圧制御ユニット６０は、給気ダクト７６（７６ａ〜７６ｃ）が外部給気ダクト８２に接続してあり、排気ダクト１０６（１０６ａ〜１０６ｃ）が外部排気ダクト１１２に接続してある。すなわち、各差圧制御ユニット６０は、空調機８０と排気ファン１１０とに並列接続され、１台の空調機８０と１台の排気ファン１１０とによって、各クリーンルーム１２０への給気と換気とが行なわれるようになっている。このように、各圧力制御ユニット６０を外部給気ダクト８２、外部排気ダクト１１２に並列接続することにより、ダクト配管系統を簡素にすることができる。
【００２６】
図４は、第２実施形態に係る差圧制御ユニットを示したものである。この第２実施形態に係る差圧制御ユニット１３０は、ケーシング６２内の排気ダクト１０６に殺菌装置（殺菌部）１３２が設けてある。他の構成は、第１実施形態の差圧制御ユニット６０と同様である。
【００２７】
このようになっている第２実施形態の差圧制御ユニット１３０は、吸込み口６６、排気用フィルタ１００を介して排気ダクト１０６に流入した室内空気中に含まれる細菌を、殺菌装置１３２によって殺すようにしてある。従って、クリーンルーム１２０内に細菌が漏れ、拡散したとしても、室外に拡散するのを確実に防ぐことができ、安全性を向上することができる。
【００２８】
図５は、第３実施形態に係る差圧制御ユニットを示したものである。この実施形態に係る差圧制御ユニット１４０は、給気ダクト７６にヒータなどの給気温度調整部１４２が設けてあり、クリーンルーム１２０に供給する空気の温度を調節できるようにしてある。他の構成は、第１実施形態の差圧制御ユニット６０と同様である。
【００２９】
通常、バイオクリーンルームは、実験のため適切な温度、湿度に空調する必要がある。そして、図１に示した第１実施形態の差圧制御ユニット６０の場合、給気ダクト７６に入る空気は、既に温度、湿度が調整されていることを想定している。このため、図１に示した差圧制御ユニット６０の場合、給気は、温度、湿度を調整できるパッケージエアコン等を使用することになる。しかし、第３実施形態の差圧制御ユニット１４０は、給気ダクト７６に給気温度調整部１４２を設けたことにより、通常のファンにより給気ダクト７６に給気できるようになる。また、差圧制御ユニット１４０は、温度、湿度制御部と差圧制御部がケーシング６２に収納されているため、設備全体のスリム化が図れ、メンテナンスが容易となる。なお、給気温度調整部１４２は、ペルティエ効果などを利用した冷却機能を付加してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、給気調節部や排気調節部、フィルタなどをケーシング内に収納したことにより、クリーンルームの施工を容易、迅速に行なうことができ、クリーンルームの気密性の確保などが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る差圧制御ユニットの説明図である。
【図２】第１実施形態に係る差圧制御ユニットを用いたクリーンルームの説明図である。
【図３】第１実施形態に係る差圧制御ユニットを用いた他のクリーンルームの説明図である。
【図４】第２実施形態に係る差圧制御ユニットの説明図である。
【図５】第３実施形態に係る差圧制御ユニットの説明図である。
【図６】従来のクリーンルームの説明図である。
【符号の説明】
６０、１３０、１４０………差圧制御ユニット、６２………ケーシング、６４………吹出し口、６６………吸込み口、６８、７６………給気流路（フィルタボックス、給気ダクト）、７０、１０６………排気流路（フィルタボックス、排気ダクト）、７２………給気用フィルタ、８０………空調機、８４………給気調節部（モータダンパ）、８６………換気量検出部（流量計）、８８………差圧制御部、９０………差圧検出部、９２………差圧出力部、９４、９６………圧力センサ、１００………排気用フィルタ、１１０………排気ファン、１１４………換気調節部（モータダンパ）、１１６………換気制御部、１２０………クリーンルーム、１３２………殺菌部（殺菌装置）、１３２………殺菌部（殺菌装置）、１４２………給気温度調節部。

Claims

吹出し口と吸込み口とを有するケーシングと、
このケーシングに設けられて外部から供給された空気を前記吹出し口に導くための給気流路と、
この給気流路に設けられて空気中の塵埃を除去する給気用フィルタと、
前記給気流路に設けられて前記吹出し口を介して室内に供給する給気量を調節する給気調節部と、
前記ケーシングに設けられて前記吸込み口を介して吸引された室内空気を室外に導くための排気流路と、
この排気流路に設けられて空気中の塵埃を除去する排気用フィルタと、
前記排気流路に設けられて室内空気の吸引量を調節する換気調節部と、
前記室内と室外との圧力差を検出する差圧検出部と、
この差圧検出部の出力信号に基づいて前記給気調節部を制御し、前記室内と室外との圧力差を設定値に保持する差圧制御部と、
前記給気流路または前記排気流路を流れる空気量を検出する換気量検出部と、
この換気量検出部の出力信号に基づいて前記換気調節部を制御し、室内換気量を所定値に制御する換気制御部と、
を有することを特徴とする差圧制御ユニット。
請求項１に記載の差圧制御ユニットにおいて、前記差圧検出部の圧力センサを除いた部分、前記差圧制御部、前記換気量検出部、および前記換気制御部は、前記ケーシング内に設けたことを特徴とする差圧制御ユニット。
請求項１または２に記載の差圧制御ユニットにおいて、前記排気流路は、殺菌部を有していることを特徴とする差圧制御ユニット。
請求項１ないし３のいずれか１に記載の差圧制御ユニットにおいて、前記給気流路は、給気温度調節部を有していることを特徴とする差圧制御ユニット。