JP2007205610A - 可変式空気清浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来のクリーンルームは連続運転またはオンオフを繰り返して定期的に間歇運転していたため運転コストが嵩むものであったが、クリーン度と運転時間帯とを加味して送風機の運転パターンを決定することによりクリーンルームの省エネルギー運転を実現する低コストな可変式空気清浄化方法を提供する。
【解決手段】 事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、空調に必要な空気量を、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量に設定すると共に、就業時間帯は規定清浄度を維持し、午前及び午後の中間休憩時間を規定清浄度より低く、例えば７０ないし９０％保持し、始業前及び終業後から夜間にまたがる時間を最小清浄度に保持するように、送風機又は排風機を運転する。
【選択図】 図２
【解決手段】 事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、空調に必要な空気量を、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量に設定すると共に、就業時間帯は規定清浄度を維持し、午前及び午後の中間休憩時間を規定清浄度より低く、例えば７０ないし９０％保持し、始業前及び終業後から夜間にまたがる時間を最小清浄度に保持するように、送風機又は排風機を運転する。
【選択図】 図２
Description
本発明は可変式空気清浄化を行う際に、クリーン度と運転時間帯とを加味して送風機の運転パターンを決定することによりクリーンルームの省エネルギー運転を実現する可変式空気清浄化方法に関する。
クリーンルームは導入した外気中の汚染物質を除去したうえ適度の温湿度の清浄空気を室内に適切に分配し、汚染された空気を速やかに室外に排出するものであり、これを運転するには相応のエネルギーが必要である。一般に、建設設備においては、初期の建設コストに比べ運転コストの比率が大きく、また設備の耐用期間に適切な運転を行うことが経済的に極めて重要である。従来のクリーンルームは連続運転するか、プログラム信号によりオンオフを繰り返して定期的に間歇運転していたため、経済的な運転を行えず運転コストが嵩むものであった。（例えば非特許文献１）。また、近年、重要な作業領域に高性能フィルタを集中させてクラス１００の清浄度を維持する一方、それ以外の領域に高性能フィルタを点在させてクラス１０００の清浄度を確保させるため、ファン及び高性能フィルタを内蔵した複数のファンフィルタユニットをダクトの一部をレールとして長手方向に移動自在として室内の一部の清浄度を変えるようにしたフレキシブルクリーンルームが知られている（例えば特許文献１）。
「建物の換気技術」環境科学フォーラム編、平成１２年１１１月１０日、オーム社発行、第９９頁。
特許第２５１５２４５号（公報第２頁左欄１１〜２９行、左欄５０行〜右欄１４行、図２）
可変式空気清浄化を行う際に、省エネルギーを図ることが困難であったが、本発明はクリーン度と運転時間帯とを加味して送風機の運転パターンを決定することによりクリーンルームの省エネルギー運転を実現する可変式空気清浄化方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１は、事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、空調に必要な空気量を、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量に設定すると共に、就業時間帯は規定清浄度を維持し、午前及び午後の中間休憩時間を規定清浄度より低く、例えば７０ないし９０％に保持し、始業前及び終業後から夜間にまたがる時間を最小清浄度に保持するように、送風機又は排風機を運転することを特徴とする可変式空気清浄化方法である。
請求項２は、クリーンルームにおいて、常時室内の浮遊塵埃量を連続的に計測し、計測値の変化に応じて処理空気量を変化させることにより最低クラスから最高クラスに対応できるようにしたことを特徴とする可変式空気清浄化方法である。
請求項２は、クリーンルームにおいて、常時室内の浮遊塵埃量を連続的に計測し、計測値の変化に応じて処理空気量を変化させることにより最低クラスから最高クラスに対応できるようにしたことを特徴とする可変式空気清浄化方法である。
請求項３は、前記空気清浄度の可変範囲は下記の３種類に制限される。すなわち、
可変範囲１：クラス１００、１０００、１万及び１０万の４ランク
（１ａ） 送風機をクラス別に４台設ける。
（１ｂ） 送風機(インバータ付)を３台設ける。
設定値クラス １００〜１０００⇒最大処理空気量
設定値クラス １０００〜１万⇒上記の１/１０の空気量
設定値クラス 1万〜１０万⇒空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の３ランク
（２ａ）送風機をクラス別に３台設ける。
（２ｂ）送風機(インバータ付)を２台設ける。
設定値クラス １００〜１０００⇒最大処理空気量
設定値クラス １０００〜１万 ⇒上記の１/１０又は
設定値クラス １万〜１０万 ⇒空調空気量
可変範囲３：クラス１００〜１０００又は１０００〜１万若しくは１万〜１０万の２ランク
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける。
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける。
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
設定値クラス１０００〜１万 ⇒上記の１/１０又は
設定値クラス１万〜１０万 ⇒空調空気量
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク(処理空気量が１/１００)ごとに送風機とインバータを１台ずつ設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変式空気清浄化方法である。
可変範囲１：クラス１００、１０００、１万及び１０万の４ランク
（１ａ） 送風機をクラス別に４台設ける。
（１ｂ） 送風機(インバータ付)を３台設ける。
設定値クラス １００〜１０００⇒最大処理空気量
設定値クラス １０００〜１万⇒上記の１/１０の空気量
設定値クラス 1万〜１０万⇒空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の３ランク
（２ａ）送風機をクラス別に３台設ける。
（２ｂ）送風機(インバータ付)を２台設ける。
設定値クラス １００〜１０００⇒最大処理空気量
設定値クラス １０００〜１万 ⇒上記の１/１０又は
設定値クラス １万〜１０万 ⇒空調空気量
可変範囲３：クラス１００〜１０００又は１０００〜１万若しくは１万〜１０万の２ランク
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける。
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける。
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
設定値クラス１０００〜１万 ⇒上記の１/１０又は
設定値クラス１万〜１０万 ⇒空調空気量
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク(処理空気量が１/１００)ごとに送風機とインバータを１台ずつ設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変式空気清浄化方法である。
請求項４は、事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、クラス１００、１０００、１万、１０万並びに空調時、保守時の６段階とし、この段階に応じて送風機の回転数をそれぞれ１３０、６０、２８、１３、８、６ｒｐｍとしたとき、クラス１００、１０００、１万、１０万の段階につき、
クラス１００から１０万のクラスについて送風機の回転数を１３０〜１３ｒｐｍで運転するパターンＡと、
クラス１００から１万までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜２８ｒｐｍで運転するパターンＢと、
クラス１００から１０００までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜６０ｒｐｍで運転するパターンＣ１と、
クラス１万から１０万までのクラスについて送風機の回転数を２８〜１３ｒｐｍで運転するパターンＣ２と、
及びクラス１０００から１０万までのクラスについてのみ回転数６０〜１３ｒｐｍを制御するパターンＤと
の４群に分けて運転することを特徴とする請求項１から３の何れか１の項に記載の可変式空気清浄化方法である。
請求項５は、室内のクリ−ン度をクラス１０００としたとき、送風機の最大出力の６０％で運転し、最小清浄度に保持時間帯はタイマの作動により電圧又は周波数を変更して前記送風機の最大出力の８〜１０％で運転することを特徴とする、請求項１から４の何れか１の項に記載の記載の可変式空気清浄化方法である。
クラス１００から１０万のクラスについて送風機の回転数を１３０〜１３ｒｐｍで運転するパターンＡと、
クラス１００から１万までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜２８ｒｐｍで運転するパターンＢと、
クラス１００から１０００までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜６０ｒｐｍで運転するパターンＣ１と、
クラス１万から１０万までのクラスについて送風機の回転数を２８〜１３ｒｐｍで運転するパターンＣ２と、
及びクラス１０００から１０万までのクラスについてのみ回転数６０〜１３ｒｐｍを制御するパターンＤと
の４群に分けて運転することを特徴とする請求項１から３の何れか１の項に記載の可変式空気清浄化方法である。
請求項５は、室内のクリ−ン度をクラス１０００としたとき、送風機の最大出力の６０％で運転し、最小清浄度に保持時間帯はタイマの作動により電圧又は周波数を変更して前記送風機の最大出力の８〜１０％で運転することを特徴とする、請求項１から４の何れか１の項に記載の記載の可変式空気清浄化方法である。
上記のように、本発明は任意の空気清浄度(クラス)を選定できる空気清浄システムである。例えば、０．５５μ粒子を基準とするクリーンルームを設計するとき、通常は、必要とする空気清浄度(クラス)を決めて、それに必要な処理空気量(循環浄化或いは排出するための空気量)を決めるので、空気清浄度はクラス１００〜１０万の中のいずれか一つに固定され、処理空気量も一定量に固定されるが、クラス１００から１０万の中で、自由にクラスを選定して使用できる、便利なクリーン化システムである。
１つの施設で、クラスの異なるクリーンルームとして自由に使用でき、製品に支障がないためクラスを１段階下げたい場合や、人数の増減や作業内容の変更でクラスを変更する必要が生じる場合、または１つの手術室でクラスを変更して多種の手術を行いたい場合などに威力を発揮する。その際、循環あるいは給排気用送風機のモータの消費電力を節約でき、全外気式空調の場合には、さらに空調負荷を節約して省エネエネルギー化)を果たす。例えば、可変範囲がクラス１００〜１０００のクリーンルームに於いて、クラスを１００から１０００に変更すると、処理空気量が１/１０に減少するので、送風機モータの消費電力が減少する。又、全外気式空調の場合は、クラスがダウンすると、導入外気量が減るので、空調負荷が低減する。
１つの施設で、クラスの異なるクリーンルームとして自由に使用でき、製品に支障がないためクラスを１段階下げたい場合や、人数の増減や作業内容の変更でクラスを変更する必要が生じる場合、または１つの手術室でクラスを変更して多種の手術を行いたい場合などに威力を発揮する。その際、循環あるいは給排気用送風機のモータの消費電力を節約でき、全外気式空調の場合には、さらに空調負荷を節約して省エネエネルギー化)を果たす。例えば、可変範囲がクラス１００〜１０００のクリーンルームに於いて、クラスを１００から１０００に変更すると、処理空気量が１/１０に減少するので、送風機モータの消費電力が減少する。又、全外気式空調の場合は、クラスがダウンすると、導入外気量が減るので、空調負荷が低減する。
（定義）１分間に発生する浮遊塵挨量を、１分間に排出すると、内部に残留する浮遊塵挨量は、１分間の発生量であり、このときの換気回数は１回/分である(６０回/時)。このときの空気清浄度(クラス)はクラス＝(１分間の発生量×0.02832)÷室容積Aｍ2であり、必要な最少室容積は最少室容積Ａ＝(１分間の発生量×0.02832)÷クラスで求められる。この関係から、室容積を変えずにクラスを変化する場合は換気回数(処理空気量)を１０倍あるいは１/１０ずつ変化させると、クラスは変化する。但し、空調がある場合は空調の換気回数を最小換気回数とする(標準は８回/時)。
表１に換気回数Ｎと室容積Ａｍの関係(浮遊塵挨の発生量は共通)を示す。
〔表１〕
Ｎ：Ａ Ｎ：Ａ Ｎ：Ａ
クラス 回/時:ｍ３ 回/時:ｍ３ 回/時:ｍ３
１００ ６０：１ ６００：１ １２０：５
１０００ ６０：０．１ ６０：１ ６０：１
１万 ６０：０．０１ ６：１ ３０：０．２
１０万 ６０：０．００１ ０．６：１ １５：０．０４
空調時 標準８： 標準８： 標準８:
〔表１〕
Ｎ：Ａ Ｎ：Ａ Ｎ：Ａ
クラス 回/時:ｍ３ 回/時:ｍ３ 回/時:ｍ３
１００ ６０：１ ６００：１ １２０：５
１０００ ６０：０．１ ６０：１ ６０：１
１万 ６０：０．０１ ６：１ ３０：０．２
１０万 ６０：０．００１ ０．６：１ １５：０．０４
空調時 標準８： 標準８： 標準８:
〔設計手順〕
1)必要とする空気清浄度(クラス)を選定する。 『最高クラス』
将来・グレードアップを予定する場合はそのクラスを優先する。
2)空調に必要な空気量は、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量
に設定する。 『最小処理空気量⇒最小換気回数』
3)通常の換気回数法で所定の空気清浄度にするために必要な処理空気量を
求める。 『最大処理空気量⇒最大換気回数』
4)将来、グレードダウンを予定する時はそのクラスを最低クラスとする。
但し、空調時の最小処理空気量のクラスを優先する。『最低クラス』
5)最高クラスから最低クラスの範囲を可変範囲とする。『可変範囲』
6)クラスを可変範囲内で変化させて、処理空気量を変化させる。
ただし、可変範囲は下記の３種類に制限される。
1)必要とする空気清浄度(クラス)を選定する。 『最高クラス』
将来・グレードアップを予定する場合はそのクラスを優先する。
2)空調に必要な空気量は、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量
に設定する。 『最小処理空気量⇒最小換気回数』
3)通常の換気回数法で所定の空気清浄度にするために必要な処理空気量を
求める。 『最大処理空気量⇒最大換気回数』
4)将来、グレードダウンを予定する時はそのクラスを最低クラスとする。
但し、空調時の最小処理空気量のクラスを優先する。『最低クラス』
5)最高クラスから最低クラスの範囲を可変範囲とする。『可変範囲』
6)クラスを可変範囲内で変化させて、処理空気量を変化させる。
ただし、可変範囲は下記の３種類に制限される。
可変範囲１：クラス１００〜１０万の４ランク
（１ａ）送風機をクラスランク別に４台設ける
（１ｂ）送風機(インバータ付)を３台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
〃〃１００〜１万⇒上記の１/１０
〃〃１万〜１０万⇒上記の１/１０又は
空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の３ランク
（２ａ）送風機をクラス別に３台設ける
（２ｂ）送風機(インバータ付)を２台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
(〃〃１０００〜１万) 〃〃１０００〜１万⇒上記の１/１０又は(〃〃１万〜１０万)空調空気量
（１ａ）送風機をクラスランク別に４台設ける
（１ｂ）送風機(インバータ付)を３台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
〃〃１００〜１万⇒上記の１/１０
〃〃１万〜１０万⇒上記の１/１０又は
空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の３ランク
（２ａ）送風機をクラス別に３台設ける
（２ｂ）送風機(インバータ付)を２台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
(〃〃１０００〜１万) 〃〃１０００〜１万⇒上記の１/１０又は(〃〃１万〜１０万)空調空気量
可変範囲３：１００〜１０００、１０００〜１万、１万〜１０万の２ランク
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
(〃〃１０００〜１万)上記の１/１０又は
(〃〃１万〜１０万)空調空気量
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク(処理空気量が１/１００)ごとに送風機とインバータを１台ずつ設ける。
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
(〃〃１０００〜１万)上記の１/１０又は
(〃〃１万〜１０万)空調空気量
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク(処理空気量が１/１００)ごとに送風機とインバータを１台ずつ設ける。
表２に設計資料１を示す。
〔表２〕
クラス設定 換気回数 ＨＥＰＡ ダクト静圧ｍｍ/Ｍ
（回/時） 初期ｍｍ 高速仕様 低速仕様
１００ ６００ １２．５ ０．２ ０.１１
１０００ ６０ ６．３ ０.００２５ ０.００１４
１万 ６ ３．２ ０.００００３ ０.００００１８
１０万 ０．６ １．６
換気(空調) ６（８）
クラス１００は乱流式である。低速仕様の場合は風速が１０ｍ/秒を越えない範囲で選定する。
〔表２〕
クラス設定 換気回数 ＨＥＰＡ ダクト静圧ｍｍ/Ｍ
（回/時） 初期ｍｍ 高速仕様 低速仕様
１００ ６００ １２．５ ０．２ ０.１１
１０００ ６０ ６．３ ０.００２５ ０.００１４
１万 ６ ３．２ ０.００００３ ０.００００１８
１０万 ０．６ １．６
換気(空調) ６（８）
クラス１００は乱流式である。低速仕様の場合は風速が１０ｍ/秒を越えない範囲で選定する。
上記のように、従来のクリーンルームは連続運転またはオンオフを繰り返して定期的に間歇運転していたため、経済的な運転を行えず運転コストが嵩むものであったが、本発明は、クリーン度と運転時間帯とを加味して送風機の運転パターンを決定することによりクリーンルームの省エネルギー運転を実現する方法を提供することを目的とする。
本発明は、作業時間、休憩時間などに設定したクリーン度に応じて送風量又は排風機を変化させるので省エネ運転を図ることができるほか、全外気導入方式の場合には空調負荷を大幅に減少させることが可能である。
本発明は、作業時間、休憩時間などに設定したクリーン度に応じて送風量又は排風機を変化させるので省エネ運転を図ることができるほか、全外気導入方式の場合には空調負荷を大幅に減少させることが可能である。
1)必要とする空気清浄度(クラス)を選定する。『最高クラス』
将来・グレードアップを予定する場合はそのクラスを優先する。
2)空調に必要な空気量は、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量
に設定する。『最小処理空気量⇒最小換気回数』
3)通常の換気回数法で所定の空気清浄度にするために必要な処理空気量を
求める。『最大処理空気量⇒最大換気回数』
4)将来、グレードダウンを予定する時はそのクラスを最低クラスとする。
但し、空調時の最小処理空気量のクラスを優先する。『最低クラス』
5)最高クラスから最低クラスの範囲を可変範囲とする。『可変範囲』
6)クラスを可変範囲内で変化させて、処理空気量を変化させる。
ただし、可変範囲は下記の3種類に制限される。
将来・グレードアップを予定する場合はそのクラスを優先する。
2)空調に必要な空気量は、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量
に設定する。『最小処理空気量⇒最小換気回数』
3)通常の換気回数法で所定の空気清浄度にするために必要な処理空気量を
求める。『最大処理空気量⇒最大換気回数』
4)将来、グレードダウンを予定する時はそのクラスを最低クラスとする。
但し、空調時の最小処理空気量のクラスを優先する。『最低クラス』
5)最高クラスから最低クラスの範囲を可変範囲とする。『可変範囲』
6)クラスを可変範囲内で変化させて、処理空気量を変化させる。
ただし、可変範囲は下記の3種類に制限される。
可変範囲１：クラス１００〜１０万の4ランク
（１ａ） 送風機をクラス別に4台設ける
（１ｂ）送風機(インバータ付)を3台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
〃〃１００〜１万⇒上記の１/１０
〃〃１万〜１０万⇒上記の１/１０又は
空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の3ランク
（２ａ）送風機をクラス別に3台設ける
（２ｂ）送風機(インバータ付)を2台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
(〃〃１０００〜１万) 〃〃１０００〜１万⇒上記の１/１０又は(〃〃１万〜１０万)空調空気量
（１ａ） 送風機をクラス別に4台設ける
（１ｂ）送風機(インバータ付)を3台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
〃〃１００〜１万⇒上記の１/１０
〃〃１万〜１０万⇒上記の１/１０又は
空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の3ランク
（２ａ）送風機をクラス別に3台設ける
（２ｂ）送風機(インバータ付)を2台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量
(〃〃１０００〜１万) 〃〃１０００〜１万⇒上記の１/１０又は(〃〃１万〜１０万)空調空気量
可変範囲３：１００〜１０００、１０００〜１万、１万〜１０万の２ランク
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
(〃〃１０００〜１万)上記の１/１０又は
(〃〃１万〜１０万)空調空気量
図１は、本発明のクリーンルームの省エネルギー方法を実施する装置の概略構成図で、非層流形クリーンルームに適用した例を示す。図１中、１は外気調和機、２は空気調和機、３はクリーンルーム、４は送風機、５は給気ダクト、６はフィルタ、７は環気ダクト、８はリターンエアのバイパスである。クリーンルーム３内の空気清浄度（クリーン度）を塵埃センサ９で検出し、その出力信号を運転制御回路１０に入力し、後記時間帯と運転パターンに基づき演算処理して送風機４の回転数を制御する。
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
(〃〃１０００〜１万)上記の１/１０又は
(〃〃１万〜１０万)空調空気量
図１は、本発明のクリーンルームの省エネルギー方法を実施する装置の概略構成図で、非層流形クリーンルームに適用した例を示す。図１中、１は外気調和機、２は空気調和機、３はクリーンルーム、４は送風機、５は給気ダクト、６はフィルタ、７は環気ダクト、８はリターンエアのバイパスである。クリーンルーム３内の空気清浄度（クリーン度）を塵埃センサ９で検出し、その出力信号を運転制御回路１０に入力し、後記時間帯と運転パターンに基づき演算処理して送風機４の回転数を制御する。
図２は、縦軸にクリ−ン度（クラス）、横軸に時間をとってクリーンルーム送風機の径時的運転パターンを示した線図である。
室内のクリ−ン度をクラス１０００とし、送風機の最大出力の６０％で運転、最小８％で運転する。例えば、事業所において、午前９時に始業し１０時台に１０〜１５分の休憩、１２時から午後１時まで昼休み、午後３時台に１０〜１５分の休憩ののち午後６時で終業する場合に、始業前は送風機を最小８％で運転しておき、終業直前に送風機の１００％で運転、午前午後の休憩時間は最小８０％で運転し、昼休みの時間は最小８％で運転する。
室内のクリ−ン度をクラス１０００とし、送風機の最大出力の６０％で運転、最小８％で運転する。例えば、事業所において、午前９時に始業し１０時台に１０〜１５分の休憩、１２時から午後１時まで昼休み、午後３時台に１０〜１５分の休憩ののち午後６時で終業する場合に、始業前は送風機を最小８％で運転しておき、終業直前に送風機の１００％で運転、午前午後の休憩時間は最小８０％で運転し、昼休みの時間は最小８％で運転する。
この発明は、クリーン度と運転時間帯とを加味して送風機の運転パターンを決定することによりクリーンルームの省エネルギー運転を実現するもので、例えば、事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、ＦＳ方式のクラス１００、１０００、１万、１０万並びに空調時、保守時の６段階とし、この段階に応じて送風機の回転数をそれぞれ１３０、６０、２８、１３、８、６ｒｐｍとしたとき、クラス１００、１０００、１万、１０万の段階につき下記のように、また、図３に上記段階のクリーン度と送風機の運転パターンとの関係を示すように４群に分けて運転する。すなわち、
パターンＡ：クラス１００から１０万のクラスについて送風機の回転数を１３０〜１３ｒｐｍで運転する。
パターンＢ：クラス１００から１万までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜２８ｒｐｍで運転する。
パターンＣ：クラス１００から１０００までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜６０ｒｐｍで運転するパターンＣ１と、クラス１万から１０万までのクラスについて送風機の回転数を２８〜１３ｒｐｍで運転するパターンＣ２と、
パターンＤ：クラス１０００から１０万までのクラスについてのみ回転数６０〜１３ｒｐｍを制御するとの４群に分けて運転する。
パターンＡ：クラス１００から１０万のクラスについて送風機の回転数を１３０〜１３ｒｐｍで運転する。
パターンＢ：クラス１００から１万までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜２８ｒｐｍで運転する。
パターンＣ：クラス１００から１０００までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜６０ｒｐｍで運転するパターンＣ１と、クラス１万から１０万までのクラスについて送風機の回転数を２８〜１３ｒｐｍで運転するパターンＣ２と、
パターンＤ：クラス１０００から１０万までのクラスについてのみ回転数６０〜１３ｒｐｍを制御するとの４群に分けて運転する。
クリーンルーム内の実際の浮遊塵埃量（空気清浄度）に比例してそれらを循環浄化或いは排出する空気量（処理空気量）を変化させて、所定の空気清浄度を維持する空気清浄システム。
目的１⇒ 循環或いは給排気用の送風機モータの消費電力を節約する。
目的２⇒ 全外気式空調の場合の空調負荷を節約する。
クリーンルームを設計する時、浮遊塵埃を除去するために室内空気を循環浄化或いは排気（同時に給気）するが、その処理空気量は浮遊塵埃の最大発生時に、所定の空気清浄度を維持できるように求められる。又、送風機の必要静圧はエアフィルタの目詰まり状態時を考慮して大きめに選定され、ダンパ調節が行われる。そのため、処理空気量は、実際の浮遊塵埃量（空気清浄度）に関係なく、常に一定量となり、送風機モータの消費電力も常に一定量が消費される。この時、処理空気量を実際の空気清浄度に比例して導入あるいは循環させると、送風機モータの消費電力を減らすことができる。例えば、２４時間運転の設備で夜間操業がない場合、内部発塵がゼロになると空気清浄度は所定値以下になり、それ以後の循環浄化や排気（同時に給気）は不要となるので、これを節約するのである。
上記のように、本発明はクリーンルーム内の浮遊塵埃量または空気清浄度に比例して循環浄化量又は排出空気量を変化させて、所定の空気清浄度を維持するようにしたもので省エネ運転を図ることができ、また、全外気導入方式の場合には、空調負荷を大幅に減少させることが可能である。
目的１⇒ 循環或いは給排気用の送風機モータの消費電力を節約する。
目的２⇒ 全外気式空調の場合の空調負荷を節約する。
クリーンルームを設計する時、浮遊塵埃を除去するために室内空気を循環浄化或いは排気（同時に給気）するが、その処理空気量は浮遊塵埃の最大発生時に、所定の空気清浄度を維持できるように求められる。又、送風機の必要静圧はエアフィルタの目詰まり状態時を考慮して大きめに選定され、ダンパ調節が行われる。そのため、処理空気量は、実際の浮遊塵埃量（空気清浄度）に関係なく、常に一定量となり、送風機モータの消費電力も常に一定量が消費される。この時、処理空気量を実際の空気清浄度に比例して導入あるいは循環させると、送風機モータの消費電力を減らすことができる。例えば、２４時間運転の設備で夜間操業がない場合、内部発塵がゼロになると空気清浄度は所定値以下になり、それ以後の循環浄化や排気（同時に給気）は不要となるので、これを節約するのである。
上記のように、本発明はクリーンルーム内の浮遊塵埃量または空気清浄度に比例して循環浄化量又は排出空気量を変化させて、所定の空気清浄度を維持するようにしたもので省エネ運転を図ることができ、また、全外気導入方式の場合には、空調負荷を大幅に減少させることが可能である。
本システムは任意の空気清浄度（クラス）を選定できる空気清浄システムである。たとえば、０．５μ粒子を基準とするクリーンルームを設計するとき、通常は、必要とする空気清浄度を決めて、それに必要な処理空気量（循環浄化或いは排出するための空気量）を決めるので、空気清浄度はクラス１００〜１０万の中のいずれか一つに固定され、処理空気量も一定量に固定されるが、このシステムはクラス１００から１０万の中で、クラスを変化させる範囲及びその範囲内で自由にクラスを選定して使用できる、便利なクリーン化システムである。１つの施設で、クラスの異なるクリーンルームとして自由に使用できるので、製品に支障がないのでクラスを１段階下げたい場合や、人数の増減や作業内容の変更でクラスを変更する必要が生じる場合、又、２つの手術室でクラスを変更して多種の手術を行いたい場合などに威力を発揮する。その際、循環あるいは給排気用送風機のモータの消費電力を節約でき、また、全外気式空調の場合は、さらに空調負荷を節約することができる。
可変範囲がクラス１００〜１０００のクリーンルームに於いて、クラスを１００から１０００に変更すると、処理空気量が１／１０に減少するので、送風機モータの消費電力が減少する。又、全外気式空調の場合は、クラスがダウンすると、導入外気量が減るので、空調負荷が低減する。
１分間に発生する浮遊塵埃量を、１分間に排出すると、内部に残留する浮遊塵埃量は、１分間の発生量であるから、このときの換気回数は１回／分、すなわち６０回／時である。このときの空気清浄度（クラス）は、（１分間の発生量×０．０２８３２）÷室容積Ａｍ３ であり、また、このときの必要な最少室容積Ａ＝（１分間の発生量×０．０２８３２）÷クラスである。この関係から、室容積を変えずにクラスを変化する場合は換気回数（処理空気量）を１０倍あるいは１／１０ずつ変化させると、クラスは変化する。但し、空調がある場合は空調の換気回数を最少換気回数とし、標準は８回／時とする。次に、換気回数Ｎと室容積Ａｍ３の関係を表１に示す。
１分間に発生する浮遊塵埃量を、１分間に排出すると、内部に残留する浮遊塵埃量は、１分間の発生量であるから、このときの換気回数は１回／分、すなわち６０回／時である。このときの空気清浄度（クラス）は、（１分間の発生量×０．０２８３２）÷室容積Ａｍ３ であり、また、このときの必要な最少室容積Ａ＝（１分間の発生量×０．０２８３２）÷クラスである。この関係から、室容積を変えずにクラスを変化する場合は換気回数（処理空気量）を１０倍あるいは１／１０ずつ変化させると、クラスは変化する。但し、空調がある場合は空調の換気回数を最少換気回数とし、標準は８回／時とする。次に、換気回数Ｎと室容積Ａｍ３の関係を表１に示す。
〔表３〕
換気回数Ｎと室容積Ａｍ３の関係（浮遊塵埃の発生量は共通）
Ｎ ： Ａ Ｎ ： Ａ Ｎ ： Ａ
クラス 回／時：ｍ３ 回／時：ｍ３ 回／時：ｍ３
１００ ６０：１ ６００：１ １２０：５
１０００ 〃 ：０．１ ６０：〃 ６０：１
１万 〃 ：０．０１ ６：〃 ３０：０．２
１０万 〃 ：０．００１ ０．６：〃 １５：０．０４
空調時 標準８：− 標準８：〃 標準８：−
換気回数Ｎと室容積Ａｍ３の関係（浮遊塵埃の発生量は共通）
Ｎ ： Ａ Ｎ ： Ａ Ｎ ： Ａ
クラス 回／時：ｍ３ 回／時：ｍ３ 回／時：ｍ３
１００ ６０：１ ６００：１ １２０：５
１０００ 〃 ：０．１ ６０：〃 ６０：１
１万 〃 ：０．０１ ６：〃 ３０：０．２
１０万 〃 ：０．００１ ０．６：〃 １５：０．０４
空調時 標準８：− 標準８：〃 標準８：−
可変範囲Ｉ；クラス１００、１０００、１万、１０万の４ランク
１−ａ 送風機をクラス別に４台設ける
１−ｂ 送風機（インバータ付）を３台設ける
設定値クラス１００ 〜１０００⇒最大処理空気量
〃 〃 １０００〜１万 ⇒上記の１／１０
〃 〃 １万 〜１０万 ⇒上記の１／１０又は空調空気量
可変範囲II；クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の３ランク
２−ａ 送風機をクラス別に３台設ける
２−ｂ 送風機（インバータ付）を２台設ける
設定値クラス１００ 〜１０００⇒最大処理空気量
（ 〃 〃 １０００〜１万）
〃 〃 １０００〜１万 ⇒上記の１／１０又は空調空気量
（ 〃 〃 １万 〜１０万）
可変範囲III；クラス１００〜１０００、１０００〜１万、１万〜１０万の２ランク
３−ａ 送風機をクラス別に２台設ける
３−ｂ 送風機（インバータ付）を１台設ける
設定値クラス１００ 〜１０００⇒最大処理空気量及び
（ 〃 〃 １０００〜１万） 上記の１／１０又は空調空気量
（ 〃 〃 １万 〜１０万）
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク（処理空気量が１／１００）ごとに送風機とインバータを１台ずつ設ける。
１−ａ 送風機をクラス別に４台設ける
１−ｂ 送風機（インバータ付）を３台設ける
設定値クラス１００ 〜１０００⇒最大処理空気量
〃 〃 １０００〜１万 ⇒上記の１／１０
〃 〃 １万 〜１０万 ⇒上記の１／１０又は空調空気量
可変範囲II；クラス１００〜１万又は１０００〜１０万の３ランク
２−ａ 送風機をクラス別に３台設ける
２−ｂ 送風機（インバータ付）を２台設ける
設定値クラス１００ 〜１０００⇒最大処理空気量
（ 〃 〃 １０００〜１万）
〃 〃 １０００〜１万 ⇒上記の１／１０又は空調空気量
（ 〃 〃 １万 〜１０万）
可変範囲III；クラス１００〜１０００、１０００〜１万、１万〜１０万の２ランク
３−ａ 送風機をクラス別に２台設ける
３−ｂ 送風機（インバータ付）を１台設ける
設定値クラス１００ 〜１０００⇒最大処理空気量及び
（ 〃 〃 １０００〜１万） 上記の１／１０又は空調空気量
（ 〃 〃 １万 〜１０万）
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク（処理空気量が１／１００）ごとに送風機とインバータを１台ずつ設ける。
設計資料；クラス設定 換気回数 ＨＥＰＡ ダクト静圧ｍｍ／Ｍ
回／時 初期ｍｍ 高速仕様 低速仕様
１００ ６００ １２．５ ０．２ ０．１１
１０００ ６０ ６．３ ０．００２５ ０．００１４
１万 ６ ３．２ ０．００００３ ０．００００１８
１０万 ０．６ １．６ − −
換気（空調）６（８）
クラス１００は乱流式である。低速仕様の場合は風速が１０ｍ／秒を超えない範囲で選定する。
回／時 初期ｍｍ 高速仕様 低速仕様
１００ ６００ １２．５ ０．２ ０．１１
１０００ ６０ ６．３ ０．００２５ ０．００１４
１万 ６ ３．２ ０．００００３ ０．００００１８
１０万 ０．６ １．６ − −
換気（空調）６（８）
クラス１００は乱流式である。低速仕様の場合は風速が１０ｍ／秒を超えない範囲で選定する。
上記のように、本発明は、作業時間、休憩時間などに設定したクリーン度に応じ循環浄化量又は排出空気量を変化させて、所定の空気清浄度を維持するようにしたもので省エネ運転を図ることができ、また、全外気導入方式の場合には、空調負荷を大幅に減少させることが可能である。
１ 外気調和機 ２ 空気調和機
３ クリーンルーム ４ 送風機
５ 給気ダクト ６ フィルタ
７ 環気ダクト ８ バイパス
９ 塵埃センサ １０ 運転制御回路
３ クリーンルーム ４ 送風機
５ 給気ダクト ６ フィルタ
７ 環気ダクト ８ バイパス
９ 塵埃センサ １０ 運転制御回路
Claims (5)
- 事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、空調に必要な空気量を、許容される最大の送風温度差、即ち最少風量に設定すると共に、就業時間帯は規定清浄度を維持し、午前及び午後の中間休憩時間を規定清浄度より低く保持し、始業前及び終業後から夜間にまたがる時間を最小清浄度に保持するように、送風機又は排風機を運転することを特徴とする可変式空気清浄化方法。
- クリーンルームにおいて、常時室内の浮遊塵埃量を連続的に計測し、計測値の変化に応じて処理空気量を変化させることにより最低クラスから最高クラスに対応できるようにしたことを特徴とする可変式空気清浄化方法。
- 前記空気清浄度の可変範囲は下記の３種類に制限される。
可変範囲１：クラス１００、１０００、１万及び１０万の４ランク
（１ａ） 送風機をクラス別に４台設ける。
（１ｂ） 送風機(インバータ付)を３台設ける。
設定値クラス １００〜１０００⇒最大処理空気量
設定値クラス １０００〜１万⇒上記の１/１０の空気量
設定値クラス １万〜１０万⇒空調空気量
可変範囲２：クラス１００〜1万又は１０００〜１０万の３ランク
（２ａ）送風機をクラス別に３台設ける。
（２ｂ）送風機(インバータ付)を２台設ける。
設定値クラス １００〜１０００⇒最大処理空気量
設定値クラス １０００〜１万 ⇒上記の１/１０又は
設定値クラス １万〜１０万 ⇒空調空気量
可変範囲３：クラス１００〜１０００又は１０００〜１万若しくは１万〜１０万の２ランク
（３ａ）送風機をクラス別に２台設ける送風機をクラス別に２台設ける。
（３ｂ）送風機(インバータ付)を１台設ける。
設定値クラス１００〜１０００⇒最大処理空気量及び
設定値クラス１０００〜１万 ⇒上記の１/１０又は
設定値クラス１万〜１０万 ⇒空調空気量
インバータはモータを保護するために、周波数の変化範囲を６０Ｈｚから２２Ｈｚとし、１ランク(処理空気量が１/１００)ごとに送風機とインバータを１台ずつ設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変式空気清浄化方法。 - 事業所内の作業時間帯を一昼夜又は所定期間の時間帯についてクリーンルーム内の清浄度に保持するに当たり、クラス１００、１０００、１万、１０万並びに空調時、保守時の６段階とし、この段階に応じて送風機の回転数をそれぞれ１３０、６０、２８、１３、８、６ｒｐｍとしたとき、クラス１００、１０００、１万、１０万の段階につき、
クラス１００から１０万のクラスについて送風機の回転数を１３０〜１３ｒｐｍで運転するパターンＡと、
クラス１００から１万までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜２８ｒｐｍで運転するパターンＢと、
クラス１００から１０００までのクラスについて送風機の回転数を１３０〜６０ｒｐｍで運転するパターンＣ１と、
クラス１万から１０万までのクラスについて送風機の回転数を２８〜１３ｒｐｍで運転するパターンＣ２と、
及びクラス１０００から１０万までのクラスについてのみ回転数６０〜１３ｒｐｍを制御するパターンＤと
の４群に分けて運転することを特徴とする請求項１から３の何れか１の項に記載の可変式空気清浄化方法。 - 室内のクリ−ン度をクラス１０００としたとき、送風機の最大出力の６０％で運転し、最小清浄度に保持時間帯はタイマの作動により電圧又は周波数を変更して前記送風機の最大出力の８〜１０％で運転することを特徴とする、請求項１から４の何れか１の項に記載の記載の可変式空気清浄化方法。
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