JP2007198615A - クリーンルーム内の圧力制御方法及び圧力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】
バイオ実験ユニットを備えるクリーンルーム内の圧力変動を抑制する。
【解決手段】
クリーンルーム１１にはその中の圧力を一定に保持するために排気ファン１３Ａ及び給気ファン１２Ａが取り付けられており、所定の圧力となるように制御される。クリーンルーム１１内にはバイオ実験ユニット２０が設けられており、局所排気される。かかる設備において、ユニット２０内のエアは、局所排気ダクト２５を通してクリーンルーム１１外に排出され、第２の圧力計２４の圧力が上がると共にクリーンルーム１１内の第１の圧力は低下する。従って、給気ファン１２Ａの回転数を上昇させてクリーンルーム１１内への給気風量を増加させ、クリーンルーム１１内の圧力を一定に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーンルーム内の圧力制御方法及び圧力制御システムに係り、特に詳しくは、クリーンルーム内にバイオ実験ユニットを有する設備におけるクリーンルーム内のクリーンルーム内の圧力制御方法及び圧力制御システムに関する。

近年、バイオテクノロジーの進歩に伴い、様々なバイオ実験室が用いられている。また、バイオテクノロジーの分野では、バイオ実験室内で行われる様々な実験に伴い発生する排出物を適切に回収することが強く求められている。そこで、クリーンルーム内に局所排気ダクトを備えたバイオ実験ユニットを設け、そのバイオ実験ユニット内で様々な実験を行うことが行われている。この場合、局所排気ファンによる局所排気ダクトからの排気エアについては、例えば殺菌処理設備等で殺菌処理が行われるが、クリーンルームから排気ダクトを介して排気されるエアはそのまま屋外に排気されるのが通常である。

従って、かかるバイオ実験ユニットを備えたクリーンルーム内では、クリーンルームからの排気風量を一定とし、給気風量を調整することにより該クリーンルーム内を一定の圧力（通常は負圧）に制御し、これによりバイオ実験ユニットで扱う有害菌等がクリーンルームの外に排出されないようにしている。

例えば、実験室などの圧力を制御するためのシステムとしては、排気風量調節装置を排気フードに設けて、排気風量の測定結果に基づき、制御装置が給気ファン及び排気ファンの稼働状況を調整するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−３３６７９３号公報

しかしながら、局所ダクトに設けられる局所ファンは、バイオ実験ユニットを使用するときにＯＮにしてクリーンルーム内のエアを取り込み、使用しないときはＯＦＦにするために、局所排気ファンを使用したときにクリーンルーム内の圧力が乱れ、バイオ実験ユニットで扱う有害菌等が排気ダクトを介して屋外に排出される危険がある。

また、給気ファン、排気ファン、及び局所排気ファンの風量調整は、従来、風量調整ダンパーで行っていたために、大容量の風量を調整しなくてはならない給気ファンの風量調整速度が、小容量の風量を調整する局所ファンの風量調整速度よりも遅いことが、クリーンルーム圧力の乱れの一因になっている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、局所ファンを使用する使用しないに関係なく、クリーンルーム内の一定の圧力に精度良く維持することのできるクリーンルーム内の圧力制御方法及び圧力制御システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は前記目的を達成するために、クリーンルーム内に処理チャンバーが設けられ、前記クリーンルームの排気ダクト用排気ファンの排気風量を一定にして、給気ダクト用給気ファンの給気風量を調整することにより該クリーンルーム内を一定の圧力に制御すると共に、前記処理チャンバーを使用するときにＯＮにして前記クリーンルーム内のエアを取り込み、使用後はＯＦＦにする局所排気ダクト用の局所排気ファンを有する設備におけるクリーンルーム内の圧力制御方法であって、前記クリーンルーム内の第１の圧力を測定すると共に、前記局所排気ダクト内の第２の圧力を測定し、前記局所排気ファンをＯＮにして前記第２の圧力が大きくなるに応じて、前記第１の圧力が維持されるように前記給気ファンの給気風量を増大していく局所排気ファンＯＮ操作と、前記局所排気ファンをＯＦＦにして前記第２の圧力が小さくなるに応じて、前記第１の圧力が維持されるように前記給気ファンの給気風量を減少していく局所排気ファンＯＦＦ操作と、を有することを特徴とするクリーンルーム内の圧力制御方法を提供する。

本発明の請求項１によれば、処理チャンバーのエアを排気する局所排気ダクトに設けた局所排気ファンの排気風量に応じて、クリーンルーム内にエア（清浄エア）を給気する給気ファンの給気風量を制御して、クリーンルーム内が一定の負圧に維持されるようにしたので、局所排気ファンを使用する使用しないに関係なく、クリーンルーム内を一定の圧力に精度良く維持することができる。即ち、クリーンルーム内の第１の圧力と、局所排気ダクトの第２の圧力を測定する。そして、局所排気ファンＯＮ操作の場合には、局所排気ファンをＯＮにすると局所排気ダクト内の第２の圧力が次第に大きくなるに従ってクリーンルーム内のエアが処理チャンバー内に取り込まれてクリーンルーム内の圧力が次第に減少するので、クリーンルーム内の圧力が乱れる。本発明では、第２の圧力が大きくなるに応じて、第１の圧力が維持されるように給気ファンの給気風量を増大していくようにしたので、クリーンルーム内を常に一定の圧力に維持できる。

また、局所排気ファンＯＦＦ操作の場合には、局所排気ファンをＯＦＦにすると局所排気ダクト内の第２の圧力が次第に小さくなるに従ってクリーンルーム内のエアが処理チャンバー内に取り込まれなくなり、クリーンルーム内の圧力が次第に増大するので、クリーンルーム内の圧力が乱れる。本発明では、第２の圧力が小さくなるに応じて、第１の圧力が維持されるように給気ファンの給気風量を減少していくきょうにしたので、クリーンルーム内を常に一定の圧力に維持できる。

請求項２は請求項１において、前記局所排気ファン及び前記給気ファンの風量はインバーター制御により行うことを特徴とする。

請求項２では、局所排気ファン及び給気ファンの風量調整をインバーター制御により行うようにしたので、風量調整速度が迅速になり、クリーンルーム内の圧力乱れが、一層低減される。

請求項３は請求項１又は２において、前記処理チャンバーが、バイオ実験ユニットであることを特徴とする。

本発明は、処理チャンバーが、バイオ実験ユニットである場合に、一層の効果を発揮するからである。

請求項４は前記目的を達成するために、クリーンルーム内に処理チャンバーが設けられ、前記クリーンルームの排気ダクト用排気ファンの排気風量を一定にして、給気ダクト用給気ファンの給気風量を調整することにより該クリーンルーム内を一定の圧力に制御すると共に、前記処理チャンバーを使用するときにＯＮにして前記クリーンルーム内のエアを取り込み、使用後はＯＦＦにする局所排気ダクト用の局所ファンを有する設備におけるクリーンルーム内の圧力制御システムであって、前記クリーンルーム内の圧力を測定する第１の圧力計と、前記局所排気ダクト内の圧力を測定する第２の圧力計と、前記給気ファンの給気風量を調整する第１のインバーターと、前記局所排気ファンの給気風量を調整する第２のインバーターと、前記第１の圧力計での第１測定値と前記第２の圧力計での第２測定値に基づいて、前記クリーンルーム内の圧力が一定の圧力になるように前記第１のインバーターと前記第２のインバーターとを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするクリーンルーム内の圧力制御システムを提供する。

請求項５は、本発明を装置として構成したものである。

本発明のクリーンルーム内の圧力制御方法及び圧力制御システムによれば、局所排気ファンを使用する使用しないに関係なく、クリーンルーム内の一定の圧力に精度良く維持することができる。

以下、添付図面に従って、本発明のクリーンルーム内の圧力制御方法及び圧力制御システムの好ましい実施の形態について詳説する。

本発明に係るクリーンルーム内の圧力制御システム１０における実施形態の一例を図１に示す。

クリーンルーム１１に接続する給気ダクト１２には、給気ファン１２Ａが設けられると共に、クリーンルーム１１に接続する排気ダクト１３には、排気ファン１３Ａが設けられている。また、給気ファン１２Ａには風量可変装置であるインバーター１４が取り付けられ、排気ファン１３Ａには一定風量装置１５が取り付けられている。更に、クリーンルーム１１には、クリーンルーム１１内の圧力を測定する第１の圧力計１６が取り付けられている。第１の圧力計１６は、第１の制御手段１７と接続しており、第１の制御手段１７は、インバーター１４を介して給気ファン１２Ａと接続している。これにより、第１の制御手段１７は、第１の圧力計１６の測定結果に基づいて、インバーター１４により給気ファン１２の給気風量を制御することができる。尚、第１の圧力計１６はクリーンルーム１１内の圧力を測定するセンサー２４Ａとクリーンルーム１１外の圧力を測定するセンサー２４Ｂが設けられ、クリーンルーム１１内が外に対して一定の負圧になるように設定される。

クリーンルーム１１内には、バイオ実験ユニット２０が備えられている。バイオ実験ユニット２０には局所排気ダクト２５が接続され、クリーンルーム１１の屋外まで延設される。この局所排気ダクト２５の先端部には、局所排気ファン２６が設けられている。また、バイオ実験ユニット２０と局所排気ダクト２５との接合部には、局所排気ダクト２５入口の圧力を測定するための第２の圧力計２４が設けられている。この場合、前記接合部分に圧力測定ボックス２９を設け、この圧力測定ボックス２９内の圧力を測定するとよい。また、局所排気ファン２６には、インバーター２７が取り付けられており、インバーター２７には第２の制御手段２８が接続しており、第２の制御手段２８は第２の圧力計２４と接続している。これにより、第２の制御手段２８は、第２の圧力計２４の測定結果に基づき、インバーター２７により第２の局所排気ファン２６の排気風量を制御することができる。尚、第２の圧力計２４は、局所排気ダクト２５入口の圧力を測定するセンサー２４Ａの他に、クリーンルーム１１内の圧力も測定するセンサー２４Ｂを有しており、局所排気ダクト２５入口の圧力とクリーンルーム１１内の圧力との関係が把握できるようになっている。

また、バイオ実験ユニット２０内にも、バイオ実験ユニット２０内のエアを局所排気ダクト２５内に導く補助排気ファン２２を設け、インバーター２３によりファン回転数を調整できるようにすることが好ましい。

尚、図１ではバイオ実験ユニットが１室のみ備えられている例を示しているが、本発明においてバイオ実験ユニットは１室に限定されるものではない。また、本説明においては、処理チャンバーとしてバイオ実験ユニットの例で説明したが、バイオ実験ユニットに限定されるものではない。例えば、超ＬＳＩ製造用の処理を行う超清浄処理チャンバーなどであってもよい。

次に、本発明に係るクリーンルーム内の圧力制御システム１０の作用について説明する。

排気ファン１３Ａによってクリーンルーム１１のエアが排気されると共に、排気風量は一定風量装置１５によって一定に制御される。一方、給気ファン１２によってクリーンルーム１１内に清浄エアが給気されると共に、給気風量はインバーター１４により制御される。給気ファン１２Ａのインバーター１４による制御は、第１の圧力計１６の測定結果に基づき、クリーンルーム１１の圧力が所定の圧力Ｐ１で一定になるように制御される。

かかる、給気ファン１２Ａと排気ファン１３Ａとによる、給排気の条件下において、局所排気ファン２６がＯＮ−ＯＦＦすることにより、クリーンルーム１１内のエアがバイオ実験ユニットの空気取り入れ口２１から取り込まれたり、取り込みが停止したりするので、クリーンルーム１１内の圧力が乱れることになる。

本発明では、かかるクリーンルーム１１内の圧力の乱れを防止する対策として、次のようにした。

即ち、バイオ実験ユニット２０を使用する場合、第２の制御手段２８は、インバーター２７を制御して、局所排気ファン２６のファン回転数が次第に大きくなるように回転させる。これにより、バイオ実験ユニット２０内から局所排気ダクト２５を介して排出されるエア量が増大するに従って、第２の圧力計２４で測定される圧力Ｐ２が次第に大きくなる。一方、クリーンルーム１１内のエアがバイオ実験ユニット２０内に取り込まれるので、それに伴って第１の圧力計１６で測定されるクリーンルーム１１内の圧力Ｐ１は低下する。これにより、クリーンルーム１１内の圧力が乱れる。

そこで、第１の制御手段１７がインバーター１４を制御して、給気ファン１２Ａのファン回転数を上昇させてクリーンルーム１１内への給気風量を増加させる。即ち、第１の圧力計１６で測定されるクリーンルーム１１内の圧力Ｐ１が一定に維持されるように、給気ファン１２Ａのファン回転数を上昇させる。即ち、局所排気ファン２６の排気風量によって変化する静圧Ｐ２に応じて、クリーンルーム１１内の静圧Ｐ１に影響を与える給気ファン１２Ａの給気風量を制御して、クリーンルーム１１内が一定の圧力に維持されるようにする。

また、局所排気ファン２６と補助排気ファン２２との関係は、第２の圧力計２４で圧力測定ボックス２９内における静圧Ｐ２とクリーンルーム内の静圧Ｐ１とが測定され、互いに等しくなるように制御される。この場合、補助排気ファン２２のファン回転数を一定にして局所排気ファン２６のファン回転数を制御するとよい。従って、第２の圧力計２４が静圧Ｐ２のみを測定するタイプのものの場合には、第１の圧力計１６の測定値が第２の制御手段２８にも入力されようにすることが好ましい。

これにより、バイオ実験ユニット２０を使用するために、補助排気ファン２２が稼動して、クリーンルーム１１から排出される総排気風量が増加しても、それに伴い給気ファン１２からクリーンルーム１１内への給気風量が増加するので、クリーンルーム内圧力Ｐ１が一定に維持される。

また、バイオ実験ユニット２０の使用を止める場合、局所排気ファン２６がインバーター２７により、ファン回転数が次第に小さくなるように回転させる。これにより、バイオ実験ユニット２０内から局所排気ダクト２５を介して排出されるエア量が減少するに従って、第２の圧力計で測定される圧力Ｐ２が次第に小さくなる。一方、バイオ実験ユニット２０内に取り込まれるクリーンルーム１１内のエア量が次第に減少するので、それに伴って第１の圧力計１６で測定されるクリーンルーム１１内の圧力Ｐ１は増大する。これにより、クリーンルーム１１内の圧力が乱れる。

そこで、第１の制御手段１７がインバーター１４を制御して、給気ファン１２Ａのファン回転数を減少させてクリーンルーム１１内への給気風量を減少させる。即ち、局所排気ファン２６の排気風量に応じて給気ファン１２Ａの給気風量を制御して、クリーンルーム１１内が一定の圧力に維持されるようにする。これにより、バイオ実験ユニット２０の使用を止めるために、補助排気ファン２２が停止して、クリーンルーム１１から排出される総排気風量が減少しても、それに伴い給気ファン１２からクリーンルーム１１内への給気風量が減少するので、クリーンルーム内圧力Ｐ１が一定に維持される。

上記の局所排気ファンのＯＮ−ＯＦＦ時において、補助排気ファン２２の排気風量をインバーター２３により調整して、局所排気ダクト２５から排気されるバイオ実験ユニット２０内のエア排気速度を遅くすることにより、排気風量の急激な変化を一層抑制することができる。これにより、クリーンルーム１１内の圧力変化を一層抑制できる。

尚、本実施の形態では、第１及び第２の制御手段１７、２８を設けたが、１つの制御手段でまとめて制御するようにしてもよい。

本発明に係るクリーンルーム内の圧力制御システムの概略図である。

符号の説明

１０…圧力制御システム、１１…クリーンルーム、１４，２３，２７…インバーター、１６…第１の圧力計、１７…第１の制御手段、２０…バイオ実験ユニット、２１…空気取り入れ口、２２…補助排気ファン、２４…第２の圧力計、２５…局所排気ダクト、２６…局所排気ファン、２８…第２の制御手段、２９…圧力測定ボックス、Ｐ１…クリーンルーム内の圧力、Ｐ２…圧力測定ボックス内の圧力

Claims (4)

1. クリーンルーム内に処理チャンバーが設けられ、前記クリーンルームの排気ダクト用排気ファンの排気風量を一定にして、給気ダクト用給気ファンの給気風量を調整することにより該クリーンルーム内を一定の圧力に制御すると共に、前記処理チャンバーを使用するときにＯＮにして前記クリーンルーム内のエアを取り込み、使用後はＯＦＦにする局所排気ダクト用の局所排気ファンを有する設備におけるクリーンルーム内の圧力制御方法であって、
   前記クリーンルーム内の第１の圧力を測定すると共に、前記局所排気ダクト内の第２の圧力を測定し、
   前記局所排気ファンをＯＮにして前記第２の圧力が大きくなるに応じて、前記第１の圧力が維持されるように前記給気ファンの給気風量を増大していく局所排気ファンＯＮ操作と、
   前記局所排気ファンをＯＦＦにして前記第２の圧力が小さくなるに応じて、前記第１の圧力が維持されるように前記給気ファンの給気風量を減少していく局所排気ファンＯＦＦ操作と、を有することを特徴とするクリーンルーム内の圧力制御方法。
2. 前記局所排気ファン及び前記給気ファンの風量はインバーター制御により行うことを特徴とする請求項１のクリーンルーム内の圧力制御方法。
3. 前記処理チャンバーが、バイオ実験ユニットであることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム内の圧力制御方法。
4. クリーンルーム内に処理チャンバーが設けられ、前記クリーンルームの排気ダクト用排気ファンの排気風量を一定にして、給気ダクト用給気ファンの給気風量を調整することにより該クリーンルーム内を一定の圧力に制御すると共に、前記処理チャンバーを使用するときにＯＮにして前記クリーンルーム内のエアを取り込み、使用後はＯＦＦにする局所排気ダクト用の局所排気ファンを有する設備におけるクリーンルーム内の圧力制御システムであって、
   前記クリーンルーム内の圧力を測定する第１の圧力計と、
   前記局所排気ダクト内の圧力を測定する第２の圧力計と、
   前記給気ファンの給気風量を調整する第１のインバーターと、
   前記局所排気ファンの給気風量を調整する第２のインバーターと、
   前記第１の圧力計での第１測定値と前記第２の圧力計での第２測定値に基づいて、前記クリーンルーム内の圧力が前記一定の圧力になるように前記第１のインバーターと前記第２のインバーターとを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするクリーンルーム内の圧力制御システム。

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