JP2015197267A - 清浄化空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】発塵量の急変に対して、目標粒子濃度の超過を回避することができる清浄化空調システムを提供する。【解決手段】下方から室内１の空気を吸い込んで冷暖房負荷を処理した空気を側方から室内１に吹き出す熱交換装置２と、上方から室内１の空気を吸い込んで清浄処理した空気を下方から室内１に吹き出すインバータ付き空気清浄装置３と、室内１の粒子濃度を測定するパーティクルセンサー１１と、パーティクルセンサー１１が測定する粒子濃度をもとにインバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を可変制御してインバータ付き空気清浄装置３の風量を増減し室内１の粒子濃度を目標濃度に制御する制御装置１０と、を備え、制御装置１０は、予め設定された発塵源５の稼働スケジュールに基づいて、インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御するようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換装置と空気清浄装置とを用いて室内の空気の熱処理および清浄化処理を行う清浄化空調システムに関するものである。

従来のクリーンルームなどでは、熱処理と清浄化処理とが連結した空調システムが適用されていた。この従来の空調システムでは、例えば、発塵量が少ない時に、風量を少なくして清浄度を目標値に近づけようとすると、熱処理能力が不足してしまい、室内温度を一定に維持することができなくなる場合があった。

そこで、特許文献１、２では、熱処理を行う熱交換装置と清浄化処理を行う空気清浄装置とを分離して室内に設け、室内の清浄度を適切に維持するために空気清浄装置の風量を少なくしても、熱交換装置の熱処理能力に大きな影響を及ぼさずに、室内の温度を一定に保つことができるようにしている。

しかしながら、特許文献１、２に記載したものでは、空気清浄装置の風量を固定にして運転しているため、クリーンルームの稼働状態によって発塵量が変動し、これによって過剰な清浄度になっている場合がある。この場合、無駄なエネルギーが使用されることになり、一層の省エネルギー化が要望されていた。

これに対し、本願発明者のうちの数名は、既に特願２０１３−０９０７６５号に示すような清浄化空調システムを提案している。この特願２０１３−０９０７６５号の清浄化空調システムは、図１および図２に示すように、クリーンルームなどの室内１で熱交換装置２（ＦＣＵ：Ｆａｎ Ｃｏｉｌ Ｕｎｉｔ）と空気清浄装置３（ＦＦＵ：Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）とが分離して配置されるシステムにおいて、パーティクルセンサー１１でリアルタイムに室内粒子濃度をモニタリングし、その計測値に基づいて制御装置１０（ＦＥＭＳ：Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で目標粒子濃度以下となるようなファンモータ回転数を演算し、演算したファンモータ回転数で空気清浄装置３を運転するように制御するものである。この制御手法では、常に定格で空気清浄装置を運転する制御手法に比べて、発塵量が少ない場合はファンモータ回転数を減らして消費電力を下げられるため省エネルギーとなるという長所がある。

特許第４２７５９６９号公報 特許第４６０９６９９号公報

しかしながら、上記の従来の制御手法では、室内発塵量が急激に変化した場合に、空気清浄装置のファンモータ回転数の増加が追い付かず目標粒子濃度を超過するおそれがある。

図１１は、目標粒子濃度８，０００個／ｃｆ（粒径＞０．５μｍ）で空気清浄装置（ＦＦＵ）を運転している時に発塵量を２倍に増加させた場合の運転結果の一例を示したものである。空気清浄装置（ＦＦＵ）のインバータ周波数（ＦＦＵ周波数）を可変制御することによって、ファンモータの回転数を制御して風量を増減している。図１１に示すように、経過時間４０分で発塵源を１台から２台にしたところ、粒子濃度が最高で約１２，０００個／ｃｆまで上昇し、目標粒子濃度を約１０分間超過している。このため、こうした発塵量の急変に対して、目標粒子濃度の超過を回避することが望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発塵量の急変に対して、目標粒子濃度の超過を回避することができる清浄化空調システムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る清浄化空調システムは、下方から室内の空気を吸い込んで冷暖房負荷を処理した空気を側方から前記室内に吹き出す熱交換装置と、上方から前記室内の空気を吸い込んで清浄処理した空気を下方から前記室内に吹き出すインバータ付き空気清浄装置と、前記室内の粒子濃度を測定するパーティクルセンサーと、前記パーティクルセンサーが測定する粒子濃度をもとに前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を可変制御して前記インバータ付き空気清浄装置の風量を増減し前記室内の粒子濃度を目標濃度に制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、発塵源の稼働状態に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムは、上述した発明において、前記制御装置は、予め設定された前記発塵源の稼働スケジュールに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムは、上述した発明において、前記発塵源は生産装置であり、前記制御装置は、前記生産装置の稼働を示す信号に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムは、上述した発明において、前記発塵源は人間であり、前記制御装置は、人間を検知する人感センサーによる検知または人間の位置情報を保持する位置情報タグに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムは、上述した発明において、前記インバータ付き空気清浄装置は風量設定ノッチに対応してインバータ周波数を可変制御可能であり、前記制御装置は、前記風量設定ノッチに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムは、上述した発明において、前記制御装置は、前記発塵源の稼働前後の所定時間帯において、前記発塵源の稼働による発塵量の急変動を打ち消すのに必要なだけ前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を増加し、増加したインバータ周波数で前記インバータ付き空気清浄装置を運転制御することを特徴とする。

本発明に係る清浄化空調システムによれば、下方から室内の空気を吸い込んで冷暖房負荷を処理した空気を側方から前記室内に吹き出す熱交換装置と、上方から前記室内の空気を吸い込んで清浄処理した空気を下方から前記室内に吹き出すインバータ付き空気清浄装置と、前記室内の粒子濃度を測定するパーティクルセンサーと、前記パーティクルセンサーが測定する粒子濃度をもとに前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を可変制御して前記インバータ付き空気清浄装置の風量を増減し前記室内の粒子濃度を目標濃度に制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、発塵源の稼働状態に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、発塵源の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができるという効果を奏する。また、インバータ周波数を小さくして消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記制御装置は、予め設定された前記発塵源の稼働スケジュールに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、予め設定された発塵源の稼働スケジュールによる発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記発塵源は生産装置であり、前記制御装置は、前記生産装置の稼働を示す信号に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、生産装置の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができるという効果を奏する。また、生産装置による生産品質の確保を図ることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記発塵源は人間であり、前記制御装置は、人間を検知する人感センサーによる検知または人間の位置情報を保持する位置情報タグに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、室内に出入りする作業員などによる発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記インバータ付き空気清浄装置は風量設定ノッチに対応してインバータ周波数を可変制御可能であり、前記制御装置は、前記風量設定ノッチに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、例えば、低発塵時は、風量設定ノッチを低ノッチ（弱運転など）にしてインバータ周波数を小さくすれば消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記制御装置は、前記発塵源の稼働前後の所定時間帯において、前記発塵源の稼働による発塵量の急変動を打ち消すのに必要なだけ前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を増加し、増加したインバータ周波数で前記インバータ付き空気清浄装置を運転制御するので、発塵源の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができるという効果を奏する。また、インバータ周波数を小さくして消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図２は、図１に示したクリーンルームを上面からみた模式図である。 図３は、クリーンルーム室内に設けられるインバータ付き空気清浄装置の構成を示す図であり、（ａ）は側面からみた図、（ｂ）は下面からみた図である。 図４は、本発明の実施の形態１である清浄化空調システムによるインバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数の制御イメージを示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１である清浄化空調システムの制御フローチャートの一例を示す図である。 図６は、予め求められた発塵源ごとの発塵量の一例を示す図である。 図７は、予め求められた発塵源ごとの必要風量の一例を示す図である。 図８は、予め求められたインバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数の変化に伴う風量変化を示す図である。 図９は、インバータ付き空気清浄装置に対する風量制御時における粒子濃度変化を示す図であり、本発明による制御と従来の制御とを比較した図である。 図１０は、インバータ付き空気清浄装置に対する風量制御時におけるインバータ周波数変化を示す図であり、本発明による制御と従来の制御とを比較した図である。 図１１は、従来の空気清浄装置に対する風量制御時における粒子濃度変化、ＦＦＵ周波数変化を示す図であり、運転開始後４０分で発塵量を２倍に増加させた場合の図である。 図１２は、本発明の実施の形態２である清浄化空調システムの制御フローチャートの一例を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態２である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図１４は、本発明の実施の形態２の変形例である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図１５は、本発明の実施の形態２の変形例である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図１６は、本発明の実施の形態２の変形例である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図１７は、本発明の実施の形態２の変形例である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図１８は、本発明の実施の形態２の変形例である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。 図１９は、本発明の実施の形態３である清浄化空調システムの制御フローチャートの一例を示す図である。 図２０は、インバータ付き空気清浄装置の風量設定ノッチと風量の関係の一例を示す図である。 図２１は、本発明の実施の形態３である清浄化空調システムによるインバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数の制御イメージを示す図である。 図２２は、本発明の実施の形態３である清浄化空調システムによるインバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数の他の制御イメージを示す図である。

以下に、本発明に係る清浄化空調システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。

［クリーンルームの全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１である清浄化空調システムが適用されるクリーンルームを側面からみた模式図である。また、図２は、図１に示したクリーンルームを上面からみた模式図である。なお、図２では、制御系の図示を省略している。

図１および図２に示すように、クリーンルーム室内１の上部には、２つの熱交換装置２と６つのインバータ付き空気清浄装置３とが配置される。熱交換装置２は、ＦＣＵ（Ｆａｎ Ｃｏｉｌ Ｕｎｉｔ）であり、クリーンルーム室内１の空気を吸い込んで冷暖房負荷を熱処理（熱除去）した空気をクリーンルーム室内１に吹き出す。インバータ付き空気清浄装置３は、ＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）であり、クリーンルーム室内１の空気を吸い込んで清浄処理した空気をクリーンルーム室内１に吹き出す。インバータ付き空気清浄装置３の吹出口には、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタが設けてある。また、インバータ付き空気清浄装置３には、インバータが設けられ、インバータ周波数を制御することによって、ファンモータの回転数を制御して風量を増減してクリーンルーム室内１の粒子濃度を目標粒子濃度に近づける。なお、このクリーンルーム室内１は、ＩＳＯクラス６〜８の清浄度を実現するものである。

インバータ付き空気清浄装置３は、熱交換装置２から吹き出した空気を吸い込むように配置される。インバータ付き空気清浄装置３が吹き出した空気は、クリーンルーム室内１の下部の床面４に到達した後、クリーンルーム室内１の上部に向けて対流する。熱交換装置２は、インバータ付き空気清浄装置３が吹き出してクリーンルーム室内１の上部に対流した空気を吸い込んで、熱処理した空気をインバータ付き空気清浄装置３に向けて吹き出す。このように、熱交換装置２で熱処理された空気をインバータ付き空気清浄装置３で清浄化処理し、この２つの処理が行われた空気がクリーンルーム室内１に吹き出されるとともにクリーンルーム室内１を循環する。なお、熱交換装置２が吹き出す空気の風速は、例えば、１〜２ｍ／ｓｅｃである。また、インバータ付き空気清浄装置３が吹き出す空気の風速は、例えば、０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃである。

図１に示すように、熱交換装置２は、インバータ付き空気清浄装置３よりも上方に配置してある。熱交換装置２は、空気を下方から吸い込み、熱処理後の空気を側方または上方から吹き出す。一方、インバータ付き空気清浄装置３は、熱交換装置２が処理した空気を上方から吸い込み、清浄処理後の空気を下方に吹き出す。

図２に示すように、１つの熱交換装置２に対応して４つのインバータ付き空気清浄装置３が配置される。ここで、熱交換装置２は、クリーンルーム室内１に対して斜め四方に清浄化処理された空気が吹き出すように配置される。そして、熱交換装置２間に配置される２つのインバータ付き空気清浄装置３は、各熱交換装置２にそれぞれ重複対応して配置される。なお、半導体装置などを生産する生産装置５は、クリーンルーム室内１の中央側部に配置されたインバータ付き空気清浄装置３の下部に設けられている。

このような熱交換装置２とインバータ付き空気清浄装置３との配置によって、熱交換装置２の吹出気流を自由空間でダクトなしでインバータ付き空気清浄装置３に受け渡される。したがって、熱交換装置２の熱処理に必要な空調機風量とインバータ付き空気清浄装置３の清浄化処理に必要な空調機風量とに違いが発生した場合に、ダクトで接続されているときのように、各風量を合わせるために大きい方の風量となる制御を行う必要がないため、消費電力を抑えることができる。

［インバータ付き空気清浄装置の構成］
図３に示すように、インバータ付き空気清浄装置３の吹出口には、ＨＥＰＡフィルタ７が設けられ、このＨＥＰＡフィルタ７の下部には、さらに拡散部材６が設けられる。拡散部材６は、パンチングメタルまたはメッシュなどからなる。拡散部材６の周囲（斜線部分）は、全体の開口率より小さい開口率のパンチングメタルを使用し、これにより、フィルタ周辺の開口６ｂより斜め方向の気流を作り、フィルタ下部に広い分布の清浄域を作る。拡散部材６は、支持体６ａを介してインバータ付き空気清浄装置３の吹出口に取り付けられる。支持体６ａは、例えばインバータ付き空気清浄装置３の四隅などにあり、インバータ付き空気清浄装置３の吹出口の側縁部と拡散部材６との間に開口６ｂを形成する。この開口６ｂは、吹出口の側縁部の通気が弱いため、吹出口全面を拡散部材で覆ってしまうと、吹出口からの空気をインバータ付き空気清浄装置３自身の吸込口から吸い込んでしまうのを防ぎ、かつ、斜めに気流を吹き出すために設けてある。

インバータ付き空気清浄装置３の吸込口には、インバータ３ａ、モータ３ｂ、羽根３ｃを有する。インバータ３ａは、モータ３ｂを回転駆動することによって羽根３ｃを回転させ、風量を制御する。モータ３ｂの回転速度は、インバータ３ａのインバータ周波数によって決定される。

［インバータ付き空気清浄装置に対する風量制御と消費電力との関係］
ところで、図１に示すように、この実施の形態１では、クリーンルーム室内１に、粒子濃度を計測するパーティクルセンサー１１が設けられている。一方、この実施の形態１の空気清浄装置は、インバータを内蔵したインバータ付き空気清浄装置３である。各パーティクルセンサー１１および各インバータ付き空気清浄装置３は、クリーンルーム室外に設けられた制御装置１０（ＦＥＭＳ：Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に接続されている。なお、制御装置１０は、クリーンルーム室内に設けてもよい。

制御装置１０には、各パーティクルセンサー１１が測定した粒子濃度が入力される。制御装置１０は、これら測定した粒子濃度の平均値を求め、この平均値が目標粒子濃度となるように、各インバータ付き空気清浄装置３の風量を増減する制御を行う。このインバータ付き空気清浄装置３の風量制御は、インバータ周波数の増減制御を行って、羽根３ｃを回転駆動するモータ３ｂの回転制御を行うことによってなされる。

インバータ付き空気清浄装置３の風量は、インバータ周波数の増加に伴って比例的に増大する。また、インバータ付き空気清浄装置３の消費電力は、インバータ周波数の増加に伴って指数関数的に増大する。すなわち、インバータ周波数の低周波数域では、インバータ周波数の変化に対して電力の変化が小さい。いずれにしても、粒子濃度が低い場合、風量を落とせばいいが、この場合、消費電力も小さくすることができる。

［制御装置によるインバータ周波数制御］
上述したように、制御装置１０は、通常時においては、各パーティクルセンサー１１により測定された粒子濃度の平均値が目標粒子濃度となるように、各インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数の増減制御を行い、羽根３ｃを回転駆動するモータ３ｂの回転制御を行うことによって各インバータ付き空気清浄装置３の風量を増減する制御を行う（以下、これを通常制御という。）。

ここで、制御装置１０は、予め設定された発塵源の稼働スケジュールに基づいて、各インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御する。この場合、例えば、制御装置１０は、予め設定された発塵源の稼働前後の所定時間帯においては、発塵源の稼働による発塵量の急変動を打ち消すのに必要なだけインバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を増加し、増加したインバータ周波数でインバータ付き空気清浄装置を運転制御する。発塵源としては、生産装置５や室内１に居る作業員が考えられる。

このように、本発明では、発塵源の稼働スケジュールに基づく制御を行うことで、発塵源の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。また、通常制御との併用により、インバータ周波数を小さくして消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができる。

［インバータ周波数制御の具体例］
図４は、制御装置１０によるインバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数の制御イメージを示したものである。図４に示すように、制御装置１０は、対象時間帯のみ通常制御で決められるインバータ周波数指令値Ｘに、発塵量増加分を処理できる周波数増加量Ｙを加算したインバータ周波数指令値Ｚ（＝Ｘ＋Ｙ）を各インバータ付き空気清浄装置３（ＦＦＵ）に出力する。この制御処理の具体的手順について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。

図５に示すように、まず、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに、予め発塵源（生産装置５や作業員）の稼働スケジュールを設定登録しておく（ステップＳ１）。また、この設定登録された稼動スケジュールをもとに、通常制御におけるインバータ周波数を変更する時間帯、つまり発塵量急変に対処するための制御の対象時間帯を予め設定しておく。この対象時間帯としては、例えば図１１に示すようなケースでは、制御の安定時間を考慮して発塵源の稼働時間の前後１０分間としてもよい。

一方、発塵源ごとの発塵量を予め測定しておく（ステップＳ３）。この場合、例えば、図６に示すように、生産装置Ａ、生産装置Ｂ、作業員についてそれぞれ発塵量を予め測定しておく。また、これをもとにして、発塵源ごとの必要換気風量を、ＣＦＤ解析や実測等により予め求めておく。例えば、図７に示すように、生産装置Ａ、生産装置Ｂ、作業員についてそれぞれ必要換気風量を予め求めておく。求めた発塵源ごとの発塵量、必要換気風量は、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに予め登録しておく（ステップＳ４）。

制御装置１０は、上記の稼働スケジュールを参照して、現在時刻が予め設定した対象時間帯であるか否かを判定する（ステップＳ２）。この結果、予め設定した対象時間帯となった場合には（ステップＳ２でＹｅｓ）、必要増加風量を算出する（ステップＳ５）。一方、対象時間帯でない場合には（ステップＳ２でＮｏ）、処理をステップＳ１３に進める。

一方、インバータ付き空気清浄装置（ＦＦＵ）一台当たりの風量特性として、インバータ周波数と風量の関係を実測等で予め求めておく（ステップＳ６）。この場合、例えば、図８に示すように、風量ｙを多項式で近似したインバータ周波数ｘの関数を求めてもよい。求めた関係は、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに予め登録しておく（ステップＳ７）。

他方、通常制御における現在のインバータ周波数を常時測定しておき（ステップＳ８）、この測定値と、ステップＳ５で算出した必要増加風量とにより、インバータ周波数増加量Ｙを算出する（ステップＳ１０）。

また、室内清浄度を示す室内粒子濃度を常時測定しておき（ステップＳ９）、この測定値と、ステップＳ８で測定された通常制御における現在のインバータ周波数とにより、通常制御でのインバータ周波数指令値Ｘを常時求めておく（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１で求めたインバータ周波数指令値Ｘと、ステップＳ１０で求めたインバータ周波数増加量Ｙとを加算することによって、最終的なインバータ周波数指令値Ｚを求める（ステップＳ１２）。なお、上記のステップＳ２において対象時間帯でない場合には（ステップＳ２でＮｏ）、インバータ周波数増加量Ｙ＝０にして（ステップＳ１３）、処理をステップＳ１２に進めることから、対象時間帯ではインバータ周波数指令値Ｚ＝Ｘ＋Ｙとなり、対象時間帯以外では通常制御と同じＺ＝Ｘとなる。

最後に、制御装置１０よりインバータ周波数指令値Ｚを各インバータ付き空気清浄装置３（ＦＦＵ）に出力する（ステップＳ１４）。

図９は、インバータ付き空気清浄装置に対する風量制御時における粒子濃度変化を示す図であり、図１０は、これに対応するインバータ周波数変化を示す図である。いずれの図も本発明による制御と従来の制御とを比較したものとなっている。図９および図１０に示すように、従来の制御では、室内の発塵量急変時に目標濃度を大きくオーバーしているのに対し、本発明による制御では発塵量急変時であっても目標濃度に収まるようになり、生産装置による生産品質の確保とシステムの省エネルギー化とを達成できることがわかる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

上記の実施の形態１においては、発塵源の稼働スケジュールに基づいてインバータ周波数を制御する例について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、生産装置５（発塵源）の稼働スケジュールの代わりに、発塵源（生産装置５や作業員）の状態に基づいて、インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御してもよい。本実施の形態２では、生産装置５や作業員の状態を監視しておき、発塵源が発生した場合はそれ以降の発塵源の急変を打ち消すのに必要なだけインバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数をかさ上げする制御を行う。この場合の制御処理の手順の一例について、図１２のフローチャートを参照しながら説明する。

図１２に示すように、まず、発塵源（生産装置５や作業員）の状態を常時監視しておく（ステップＳ２１）。

一方、監視対象の発塵源ごとの発塵量を予め測定しておく（ステップＳ２３）。測定する発塵源ごとの発塵量は、例えば図６に示すようなものである。また、これをもとにして、発塵源ごとの必要換気風量を、ＣＦＤ解析や実測等により予め求めておく。求める発塵源ごとの必要換気風量は、例えば図７に示すようなものである。求めた発塵源ごとの発塵量、必要換気風量は、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに予め登録しておく（ステップＳ２４）。

制御装置１０は、上記の発塵源の状態監視に基づいて、発塵源の発生を検知したか否かを判定する（ステップＳ２２）。この結果、発塵源の発生を検知したと判定した場合には（ステップＳ２２でＹｅｓ）、必要増加風量を算出する（ステップＳ２５）。一方、発塵源の発生を検知しないと判定した場合には（ステップＳ２２でＮｏ）、処理をステップＳ３３に進める。

一方、インバータ付き空気清浄装置（ＦＦＵ）一台当たりの風量特性として、インバータ周波数と風量の関係を実測等で予め求めておく（ステップＳ２６）。この場合、例えば、図８に示すように、風量ｙを多項式で近似したインバータ周波数ｘの関数を求めてもよい。求めた関係は、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに予め登録しておく（ステップＳ２７）。

他方、通常制御における現在のインバータ周波数を常時測定しておき（ステップＳ２８）、この測定値と、ステップＳ２５で算出した必要増加風量とにより、インバータ周波数増加量Ｙを算出する（ステップＳ３０）。

また、室内清浄度を示す室内粒子濃度を常時測定しておき（ステップＳ２９）、この測定値と、ステップＳ２８で測定された通常制御における現在のインバータ周波数とにより、通常制御でのインバータ周波数指令値Ｘを常時求めておく（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１で求めたインバータ周波数指令値Ｘと、ステップＳ３０で求めたインバータ周波数増加量Ｙとを加算することによって、最終的なインバータ周波数指令値Ｚを求める（ステップＳ３２）。なお、上記のステップＳ２２において発塵源の発生がない場合には（ステップＳ２２でＮｏ）、インバータ周波数増加量Ｙ＝０にして（ステップＳ３３）、処理をステップＳ３２に進めることから、発塵源の発生を検知した場合はインバータ周波数指令値Ｚ＝Ｘ＋Ｙとなり、発塵源の発生を検知しない場合では通常制御と同じＺ＝Ｘとなる。

最後に、制御装置１０よりインバータ周波数指令値Ｚを各インバータ付き空気清浄装置３（ＦＦＵ）に出力する（ステップＳ３４）。

次に、上記の監視対象の発塵源として、生産装置５を選択する場合の制御について説明する。生産装置５の稼働を示す信号に基づいて、インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御する場合には、生産装置５はその稼働が検知されてから本格稼働に移行し、生産装置５から発塵量が多量に発生するまでタイムラグがあるため、その時間分だけ事前にインバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を増加制御することができる。

この実施の形態において、制御装置１０が生産装置５から稼動開始を示す運転信号を受信した時点で、インバータ周波数を増加制御してもよい。例えば、図１３に示すように、制御装置１０が生産装置５の発停信号を検知することで、インバータ周波数を増加制御してもよい。また、図１４に示すように、生産装置５への供給電力を計測する電力計１２の電力計測値を制御装置１０が受信するようにし、制御装置１０が電力計１２における電力の増加を検知することで、インバータ周波数を増加制御してもよい。このようにすることで、生産装置５による発塵量の急変に対して、室内１の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。また、生産装置５による生産品質の確保を図ることができる。

次に、上記の監視対象の発塵源として、作業員（人間）を選択する場合の制御について説明する。この場合、図１５に示すように、クリーンルーム室内１に居る作業員を検知する人感センサー１３からの検知信号に基づいて、インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御してもよい。また、図１６に示すように、クリーンルーム室内１に居る作業員の位置情報を保持する無線タグ１４（位置情報タグ）からの信号をアンテナ１５で検知することに基づいて、インバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御してもよい。このようにすることで、清浄化処理を必要とする生産装置５への作業員の接近を検知してから作業員が生産装置５にたどり着くまでの時間分だけ事前にインバータ周波数を増加制御することができる。また、クリーンルーム室内１に出入りする作業員などによる発塵量の急変に対して、室内１の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。

さらに、図１７または図１８に示すように、クリーンルーム室内１の入口側に前室１６が隣接して設けてある場合には、前室１６に人感センサー１３または無線タグ１４用のアンテナ１５を設けてもよい。そして、外部から前室１６に入室した作業員を人感センサー１３またはアンテナ１５で検知してインバータ周波数を増加制御する。このようにすれば、作業員が生産装置５にたどり着くまでの時間をより長く確保することができる。

なお、上記の実施の形態２において、人感センサー１３またはアンテナ１５で検知した作業員の人数に応じてインバータ周波数を制御してもよい。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。

本実施の形態３は、上記の実施の形態２のインバータ付き空気清浄装置３が、ファンモータの回転数を切り替えて風量を設定する風量設定ノッチに対応してインバータ周波数を可変制御可能としたものである。ここで、風量設定ノッチは、例えば、弱風量にてファンモータの運転を行う弱運転、中間風量にてファンモータの運転を行う中間運転、強風量にてファンモータの運転を行う強運転などに設定することができる。本実施の形態３では、発塵源（生産装置５や作業員）の稼働状態を検知してインバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御する際に、風量設定ノッチを切り替えることでインバータ周波数を制御する。この場合の制御処理の手順の一例について、図１９のフローチャートを参照しながら説明する。

図１９に示すように、まず、発塵源（生産装置５や作業員）の状態を常時監視しておく（ステップＳ４１）。

一方、監視対象の発塵源ごとの発塵量を予め測定しておく（ステップＳ４３）。測定する発塵源ごとの発塵量は、例えば図６に示すようなものである。また、これをもとにして、発塵源ごとの必要換気風量を、ＣＦＤ解析や実測等により予め求めておく。求める発塵源ごとの必要換気風量は、例えば図７に示すようなものである。求めた発塵源ごとの発塵量、必要換気風量は、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに予め登録しておく（ステップＳ４５）。

他方、インバータ付き空気清浄装置（ＦＦＵ）一台当たりの風量特性として、風量設定ノッチと風量の関係を実測等で予め求めておく（ステップＳ４４）。求める風量設定ノッチと風量の関係は、例えば図２０に示すようなものである。また、発塵源ごとに室内の粒子濃度が目標濃度を超過しない風量設定ノッチの関係を予め求めておく。求めたこれらの関係は、制御装置１０内のメモリまたはデータベースに予め登録しておく（ステップＳ４５）。

制御装置１０は、上記の発塵源の状態監視に基づいて、発塵源の発生を検知したか否かを判定する（ステップＳ４２）。ここで、監視対象の発塵源は種類（例えば生産装置５や作業員）が予め特定されているものとする。この結果、発塵源の発生を検知したと判定した場合には（ステップＳ４２でＹｅｓ）、室内の粒子濃度が目標濃度を下回るのに必要な必要ノッチを風量設定ノッチの中から選択し（ステップＳ４６）、選択した必要ノッチに対応するインバータ周波数指令値（ノッチ指令値）を設定する（ステップＳ４８）。最後に、設定したノッチ指令値を各インバータ付き空気清浄装置３（ＦＦＵ）に出力する（ステップＳ３４）。このように、発塵源ごとに、どの風量設定ノッチで運転すればよいかを予めデータベースに登録しておくことで、検知した発塵源に対応する風量設定ノッチで運転する。

なお、ステップＳ４２において、発塵源の発生を検知しないと判定した場合には（ステップＳ４２でＮｏ）、通常制御に対応する風量設定ノッチを必要ノッチに選択して（ステップＳ４７）、処理をステップＳ４８に進める。

図２１および図２２は本実施の形態３による制御イメージを示したものである。図２１に示すように、本実施の形態３は、発塵源の稼働状態を検知してインバータ付き空気清浄装置３のインバータ周波数を制御する際に、風量設定ノッチを切り替えることでインバータ周波数を制御する。そして、図２２に示すように、例えば低発塵時（図の０：１５経過時）において、風量設定ノッチを低ノッチ（弱運転など）にしてインバータ周波数を小さくすれば消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができる。

以上説明したように、本発明に係る清浄化空調システムによれば、下方から室内の空気を吸い込んで冷暖房負荷を処理した空気を側方から前記室内に吹き出す熱交換装置と、上方から前記室内の空気を吸い込んで清浄処理した空気を下方から前記室内に吹き出すインバータ付き空気清浄装置と、前記室内の粒子濃度を測定するパーティクルセンサーと、前記パーティクルセンサーが測定する粒子濃度をもとに前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を可変制御して前記インバータ付き空気清浄装置の風量を増減し前記室内の粒子濃度を目標濃度に制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、発塵源の稼働状態に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、発塵源の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。また、インバータ周波数を小さくして消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができる。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記制御装置は、予め設定された前記発塵源の稼働スケジュールに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、予め設定された発塵源の稼働スケジュールによる発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記発塵源は生産装置であり、前記制御装置は、前記生産装置の稼働を示す信号に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、生産装置の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。また、生産装置による生産品質の確保を図ることができる。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記発塵源は人間であり、前記制御装置は、人間を検知する人感センサーによる検知または人間の位置情報を保持する位置情報タグに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、室内に出入りする作業員などによる発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記インバータ付き空気清浄装置は風量設定ノッチに対応してインバータ周波数を可変制御可能であり、前記制御装置は、前記風量設定ノッチに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御するので、例えば、低発塵時は、風量設定ノッチを低ノッチ（弱運転など）にしてインバータ周波数を小さくすれば消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができる。

また、本発明に係る他の清浄化空調システムによれば、前記制御装置は、前記発塵源の稼働前後の所定時間帯において、前記発塵源の稼働による発塵量の急変動を打ち消すのに必要なだけ前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を増加し、増加したインバータ周波数で前記インバータ付き空気清浄装置を運転制御するので、発塵源の稼働による発塵量の急変に対して、室内の粒子濃度が目標濃度を超過するのを回避することができる。また、インバータ周波数を小さくして消費電力を抑えることができるので、省エネルギー化を達成することができる。

以上のように、本発明に係る清浄化空調システムは、熱交換装置と空気清浄装置とを用いて室内の空気の熱処理および清浄化処理を行うのに有用であり、特に、発塵源の稼動による発塵量の急変に対して、目標粒子濃度の超過を回避するのに適している。

１ クリーンルーム室内
２ 熱交換装置
３ インバータ付き空気清浄装置
３ａ インバータ
３ｂ モータ
３ｃ 羽根
４ 床面
５ 生産装置
６ 拡散部材
６ａ 支持体
６ｂ 開口
７ ＨＥＰＡフィルタ
１０ 制御装置
１１ パーティクルセンサー
１２ 電力計
１３ 人感センサー
１４ 無線タグ（位置情報タグ）
１５ アンテナ
１６ 前室

Claims (6)

1. 下方から室内の空気を吸い込んで冷暖房負荷を処理した空気を側方から前記室内に吹き出す熱交換装置と、
   上方から前記室内の空気を吸い込んで清浄処理した空気を下方から前記室内に吹き出すインバータ付き空気清浄装置と、
   前記室内の粒子濃度を測定するパーティクルセンサーと、
   前記パーティクルセンサーが測定する粒子濃度をもとに前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を可変制御して前記インバータ付き空気清浄装置の風量を増減し前記室内の粒子濃度を目標濃度に制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、発塵源の稼働状態に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする清浄化空調システム。
2. 前記制御装置は、予め設定された前記発塵源の稼働スケジュールに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする請求項１に記載の清浄化空調システム。
3. 前記発塵源は生産装置であり、
   前記制御装置は、前記生産装置の稼働を示す信号に基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする請求項１に記載の清浄化空調システム。
4. 前記発塵源は人間であり、
   前記制御装置は、人間を検知する人感センサーによる検知または人間の位置情報を保持する位置情報タグに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする請求項１に記載の清浄化空調システム。
5. 前記インバータ付き空気清浄装置は風量設定ノッチに対応してインバータ周波数を可変制御可能であり、
   前記制御装置は、前記風量設定ノッチに基づいて、前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の清浄化空調システム。
6. 前記制御装置は、前記発塵源の稼働前後の所定時間帯において、前記発塵源の稼働による発塵量の急変動を打ち消すのに必要なだけ前記インバータ付き空気清浄装置のインバータ周波数を増加し、増加したインバータ周波数で前記インバータ付き空気清浄装置を運転制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の清浄化空調システム。

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