JP2020165557A - クリーンルームシステム及び空気循環方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記クリーンルームの室内へ空気を送風する送風部(例えば、図1に示す第1空調機11及び第2空調機12等である。)と、
前記クリーンルームの室内における温度を計測する温度計測部(例えば、図1に示す温度センサSER1等である。)と、
前記クリーンルームの室内における清浄度を計測する清浄度計測部(例えば、図1に示すパーティクルカウンタSER2等である。)と、
前記温度及び前記清浄度に基づいて、前記空気を送風するか否か、又は、前記空気の量である送風量を判定する判定部(例えば、図1に示すPLC100等である。)と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記送風部を制御する送風制御部(例えば、図1に示すPLC100等である。)と
を含む。
複数の箇所で前記温度を計測し(例えば、図4等のように計測する。)、
前記温度のうち、最も高温となる最高温度(例えば、最高温度SR11等である。)と、前記温度のうち、最も低温となる最低温度(例えば、最低温度SR12等である。)とが抽出され、
前記判定部は、
前記最高温度と、前記最低温度との温度差(例えば、温度差SR1等である。)に基づいて判定される第1風量(例えば、図6に示す第1判定結果J1等である。)と、前記清浄度に基づいて定まる第2風量(例えば、図6に示す第2判定結果J2等である。)を判定し、
前記第1風量及び前記第2風量のうち、大きい方の風量を採用するように判定する(例えば、図6に示す判定結果J3等である。)。
前記判定部は、
前記温度、前記清浄度及び前記湿度に基づいて、前記空気の風量を判定するのが望ましい。
前記クリーンルームの室内へ空気を送風する送風部(例えば、図1に示す第1空調機11及び第2空調機12等である。)と、
前記クリーンルームの室内における湿度を計測する湿度計測部(例えば、湿度センサSER3等である。)と、
前記クリーンルームの室内における清浄度を計測する清浄度計測部(例えば、図1に示すパーティクルカウンタSER2等である。)と、
前記湿度及び前記清浄度に基づいて、前記空気を送風するか否か、又は、前記空気の量である送風量を判定する判定部(例えば、図1に示すPLC100等である。)と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記送風部を制御する送風制御部(例えば、図1に示すPLC100等である。)と
を含む構成であるのが望ましい。
複数の箇所で前記湿度を計測し、
前記湿度のうち、最も高湿となる最高湿度(例えば、図9に示す最高湿度SR31等である。)と、前記湿度のうち、最も低湿となる最低湿度(例えば、図9に示す最低湿度SR32等である。)とが抽出され、
前記最高湿度と、前記最低湿度との湿度差(例えば、図9に示す湿度差SR3等である。)に基づいて判定される第3風量(例えば、図9に示す第3判定結果J4等である。)と、前記清浄度に基づいて定まる第2風量(例えば、図9に示す第2判定結果J2等である。)を判定し、
前記第3風量及び前記第2風量のうち、大きい方の風量を採用するように判定するのが望ましい。
前記クリーンルームへ送り込む空気が、送り込む方向(例えば、図2及び図3における右から左への方向であって、x軸方向である。)に対して回転する成分となる旋回成分を含むように送風する(例えば、図2又は図3等のように送風する場合等である。)のが望ましい。このような構成によって、旋回成分が与えられると、誘引される空気の誘引量(誘引比)が増加する。そのため、多くの空気を送風することができ、効率良く空気を送風することができる。
前記送風部は、前記調整部が調整した空気を送風するのが望ましい。
前記判定部は、
前記エリアごとに判定し、
前記送風制御部は、
前記エリアごとに制御する(例えば、図13等に示す第11エリアE11、第12エリアE12、第13エリアE13、第14エリアE14、第21エリアE21、第22エリアE22、第23エリアE23及び第24エリアE24等のように区切る等である。)のが望ましい。
前記送風部が前記フィルタに送風する第1空気の第1気圧(例えば、図15に示す第1気圧P1等である。)と、前記フィルタから前記クリーンルームの室内へ送風される第2空気の第2気圧(例えば、図15に示す第2気圧P2等である。)との気圧差(例えば、図15に示す気圧差SRP等である。)を計測する差圧計測部(例えば、図15に示す差圧計SER24等である。)と、
前記第1空気の風速(例えば、図15に示す風速SRV等である。)を計測する風速計測部(例えば、図15に示す風量計SER22等である。)と
を更に含み、
前記気圧差及び前記風速に基づいて、前記フィルタの寿命を判定(例えば、図16のように判定する。)又は予測(例えば、図17のように予測する。)するのが望ましい。
前記記録値が閾値以上になると、前記フィルタが寿命であると判定する(例えば、図16のように判定する。)、又は、前記記録値に基づく予測点が閾値以上になると、前記フィルタが寿命になると予測する(例えば、図17のように予測する。)のが望ましい。
クリーンルームシステムが、前記クリーンルームの室内における温度を計測する温度計測手順(例えば、図5に示すステップS1等である。)と、
クリーンルームシステムが、前記クリーンルームの室内における清浄度を計測する清浄度計測手順(例えば、図5に示すステップS2等である。)と、
クリーンルームシステムが、前記温度及び前記清浄度に基づいて、前記空気を送風するか否か、又は、前記空気の量である送風量を判定する判定手順(例えば、図5に示すステップS3及びステップS4等である。)と、
クリーンルームシステムが、前記判定手順による判定結果に基づいて、前記送風部を制御する送風制御手順(例えば、図5に示すステップS5等である。)と
を含む。
<全体構成例>
図1は、第1実施形態におけるクリーンルームシステムの全体構成例を示す断面図である。以下、図示するようなクリーンルームシステム10を例に説明する。なお、以下の説明では、実施形態を説明する上で必要な装置等を例示して説明する。
図示するように、クリーンルームシステム10は、クリーンルーム内に空気を送風する空調機を有する。例えば、図示するように、一方の壁(例えば、図において、左端にある壁とする。以下「第1壁」と呼ぶ場合もある。)に、空調機(図では、クリーンルームの左端に設置する空調機である。以下「第1空調機11」という。)が設置されるとする。そして、第1壁とは対面する壁(例えば、図において、右端にある壁とする。以下「第2壁」と呼ぶ場合もある。)に、第1空調機11とは別に空調機(図では、クリーンルームの右端に設置する空調機である。以下「第2空調機12」という。)が設置されるとする。以下、図示するように、第1空調機11及び第2空調機12の2台の空調機が設置される例で説明する。
クリーンルームは、温度及び清浄度等の環境条件が管理された領域を持つ空間である。例えば、環境条件は、ISO(International Organization for Standardization)14644−1又は米国連邦空気清浄度基準 209E等の規格で定まる条件である。
PLC100は、図1に示すように、空調機等の装置を制御する制御装置及び判定等の処理を行う演算装置の例である。また、PLC100は、設置するセンサから、ネットワーク又はケーブル等を介して、データを取得する。
例えば、図1に示すように、クリーンルームには、温度センサSER1が設置される。温度センサSER1は、センサを設置する箇所又は周辺の温度等を計測するセンサである。
温度差 = 最高温度 − 最低温度 (1)
例えば、図1に示すように、クリーンルームには、パーティクルカウンタSER2が設置される。すなわち、クリーンルームでは、パーティクルカウンタSER2等によって、クリーンルーム内にある粒子の数等が計測される。この計測結果を示すデータが、PLC100に送信される。
クリーンルームシステムは、例えば、以下のような空気循環方法を実行する。
ステップS1では、温度計測部は、温度を計測する。
ステップS2では、清浄度計測部は、清浄度を計測する。
ステップS3では、判定部は、温度及び清浄度に基づく判定を行う。例えば、判定部は、送風を行うか否かを判定する。
ステップS4では、判定部は、ステップS3による判定結果に基づいて、送風を行うか否かを判定する。
ステップS5では、送風制御部は、送風部が送風を行うように制御する。
図7は、第1実施形態におけるクリーンルームシステムの機能構成例を示す機能ブロック図である。例えば、クリーンルームシステム10は、送風部10F1と、温度計測部10F2と、清浄度計測部10F3と、判定部10F4と、送風制御部10F5とを含む機能構成である。以下、図示する機能構成を例に説明する。
第2実施形態は、第1実施形態と比較すると、湿度及び清浄度を用いる点が異なる。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。
例えば、図1に示すように、クリーンルームには、湿度センサSER3が設置される。湿度センサSER3は、センサを設置する箇所又は周辺の湿度等を計測するセンサである。
第2実施形態では、クリーンルームシステムは、例えば、以下のような空気循環方法を実行する。
湿度差 = 最高湿度 − 最低湿度 (2)
ステップS21では、湿度計測部は、湿度を計測する。
ステップS22では、判定部は、湿度及び清浄度に基づく判定を行う。例えば、判定部は、送風を行うか否かを判定する。
図10は、第2実施形態におけるクリーンルームシステムの機能構成例を示す機能ブロック図である。第1実施形態と比較すると、第2実施形態は、湿度計測部10F20を含む機能構成となる点が異なる。
クリーンルームシステムは、例えば、以下のような構成でもよい。
図11は、第2実施形態におけるクリーンルームシステムの全体構成例を示す断面図である。
第3実施形態では、クリーンルームシステムは、例えば、以下のような空気循環方法を実行する。
ステップS301では、制御部は、全センサからデータを取得できたか否かを判断する。すなわち、いずれかのセンサが故障等であると、データがすべて揃わない状態となる。ゆえに、制御部は、このような故障等が発生していないか否かを判断する。
ステップS302では、制御部は、警報等を発する。すなわち、クリーンルームシステムは、センサ等が故障している状態であることを管理者等に知らせる。
ステップS303では、判定部は、温度差及び湿度差を計算する。例えば、温度差は、下記(3)式のように計算される。
ΔT = Max(T1〜T4) − Min(T1〜T4) (3)
ΔH = Max(H1〜H4) − Min(H1〜H4) (4)
ステップS304では、判定部は、温度差又は湿度差が閾値より大きい値であるか否かを判定する。例えば、判定部は、下記(5)式のように判定する。
判定結果 = (ΔT>ΔTb) OR (ΔH>ΔHb) (5)
ステップS305では、判定部は、「ムラあり」の判定結果を設定する。例えば、「ムラあり」であるか「ムラなし」であるかの判定結果は、フラグ等に入力される。以下、「ムラあり」であるか「ムラなし」であるかの判定結果を「TH_ng」とする。「TH_ng」は、「1」又は「0」が設定されるデータであり、「ムラあり」を「1」とする。一方で、「ムラなし」という判定結果は、「TH_ng」に「0」と入力する。
ステップS306では、判定部は、「ムラなし」の判定結果を設定する。したがって、ステップS306では、判定部は、「TH_ng=0」に設定する。
ステップS307では、判定部は、代表温度に基づいて水量を決定する。
ステップS308では、判定部は、「ムラあり」であるか否かを判定する。すなわち、判定部は、「TH_ng=0」であるか、又は、「TH_ng=1」であるかを判定する。
ステップS309では、送風制御部は、風量を増加させる。例えば、送風制御部は、下記(6)式のように風量を制御する。
N = N + ΔN (6)
ステップS310では、送風制御部は、風量を減少させる。例えば、送風制御部は、下記(7)式のように風量を制御する。
N = N − ΔN (7)
上記(7)式において、「N」及び「ΔN」は、上記(6)式と同様である。
ステップS311では、判定部は、風量が下限値より小さい値か否かを判定する。例えば、下限値LTは、図6又は図9のように、あらかじめ設定される。
ステップS312では、送風制御部は、風量を下限値に設定する。
クリーンルームシステムは、以下のような構成でもよい。
空調機等の送風部は、例えば、図1に示すように、吸引部より低い高さとなる下部に設置されるのが望ましい。
吸引部の例となる吸気口は、例えば、図1に示すように、z軸方向において、空調機より高い高さとなる上部に設置されるのが望ましい。例えば、図示する例では、一方の壁に、吸気口(図では、クリーンルームの左端に設置する吸気口であり、第1空調機11の上に設置される吸気口である。以下「第1吸気口13」という。)が設置されるとする。そして、第1空調機11がある壁とは反対側の壁に、第1吸気口13とは別に吸気口(図では、クリーンルームの右端に設置する吸気口であり、第2空調機12の上に設置される吸気口である。以下「第2吸気口14」という。)が設置されるとする。以下、図示するように、2つの吸気口が設置される例で説明する。
例えば、図1に示すように、クリーンルームには、排出部の例となるダンパ15が設置されてもよい。例えば、ダンパ15は、天井16等に設置される。
図1に示す例のように、クリーンルームでは、下部で送風部が室内へ空気を送風し、かつ、吸引部が上部で空気を吸い込む等によって、温度等の条件を満たすように管理できる層(以下「下層E2」という。)と、下層E2より上部に形成される層(以下「上層E1」という。)とが成層されるのが望ましい。
排出部を設置する地点となる、送風部から一定距離以上離れた地点は、例えば、以下のような地点である。
例えば、図1に示すように、クリーンルームは、風量計SER4等のセンサがあってもよい。例えば、風量計SER4は、ピトー管(pitot tube)等である。
上記の例のように、温度に基づく判定は、温度差、すなわち、温度ムラの有無に基づく判定に限られない。例えば、ISO等には、「23 ℃±5 ℃」等のように範囲が設定されている。これらの値を閾値にして、クリーンルームシステムは、それぞれの温度が規格等で定められた範囲内か否かを判定してもよい。そして、計測結果のうち、1つでも範囲外の温度がある、最高温度が範囲外である、又は、最低温度が範囲外であると、クリーンルームシステムは、送風を行う、又は、風量を多くする等のように判定してもよい。
判定は、送風を行うか否かを判定するに限られない。例えば、判定では、風量等が決められてもよい。例えば、温度及び清浄度に基づいて判定が行われる場合には、まず、それぞれの計測結果に基づいて、別々に風量が判定される。なお、図6等のように、送風を行うか否かと判定する場合には、例えば、風量は、あらかじめ設定される風量である。
なお、送風温度は、水冷でなくともよい。すなわち、調整は、送風温度を上げてもよい。また、調整に用いるハードウェアは、上記の例以外の装置が用いられてもよい。
警報等は、警報音等を発するに限られない。すなわち、管理者又はクリーンルームにいる人物等に異常が起きていることを知らせることができれば、通知方法は問わない。例えば、警報等は、光又はメッセージ等を発する構成でもよい。また、警告等には、データを取得できないセンサ、すなわち、故障の原因追究又は故障している箇所の特定等に用いられるデータ等が表示又は送信されてもよい。このように、故障等が警報等によって通知されると、管理者等は、センサの故障等の異常に素早く気付くことができる。
クリーンルームシステムは、例えば、以下のように、クリーンルーム内をエリアに区切り、エリアごとに判定等を行ってもよい。
また、クリーンルームシステムは、例えば、図11に示すように、管理装置CNTを有するのが望ましい。なお、管理装置CNTは、例えば、サーバ等の情報処理装置である。したがって、管理装置CNTは、PLC100等を介して、様々なセンサが計測したデータを取得する。そして、管理装置CNTは、例えば、以下のように、フィルタを有する送風部において、フィルタの寿命を判定及び予測する。
クリーンルームシステムは、以下のような条件を更に判定し、送風部を制御するのが望ましい。
第1条件) 送風部が送風する送風空気の温度を水で調整する場合において、調整部が用いる水量(以下単に「水量」という。)を調整する冷水制御弁が全開、又は、水量があらかじめ設定される上限値(以下「水量上限値」という。)以上に冷水制御弁が開けられた状態である場合
第2条件) 送風部が送風する送風空気の温度が、あらかじめ設定された下限値(以下「温度下限値」という。)以下である場合
上記に示す例において、値は、平均値、移動平均値又は中央値等の統計値でもよい。
10F1 送風部
10F2 温度計測部
10F20 湿度計測部
10F3 清浄度計測部
10F4 判定部
10F5 送風制御部
11 第1空調機
12 第2空調機
13 第1吸気口
13C 冷却コイル
13F 排気ファン
14 第2吸気口
14C 冷却コイル
14F 排気ファン
15 ダンパ
16 天井
20 フィン
21 給気口
22 中心軸
24 差圧計
31 第3空調機
33 冷水弁
100 PLC
CNT 管理装置
CRA1 初期状態
CRA2 交換時期状態
CRB 記録値
DT ダクト
E1 上層
E2 下層
E11 第11エリア
E12 第12エリア
E13 第13エリア
E14 第14エリア
E21 第21エリア
E22 第22エリア
E23 第23エリア
E24 第24エリア
EC 管理領域
FR フィルタ
GD 床面
J1 第1判定結果
J2 第2判定結果
J3 判定結果
J4 第3判定結果
JL 判定値
LP 寿命時点
LT 下限値
MC 製造装置
P1 第1気圧
P2 第2気圧
PL 予測線
PP 交点
SER1 温度センサ
SER2 パーティクルカウンタ
SER3 湿度センサ
SER4 風量計
SER5 無線温湿度センサ
SER21 気圧計
SER22 風量計
SER23 気圧計
SER24 差圧計
SR1 温度差
SR2 清浄度
SR3 湿度差
SR11 最高温度
SR12 最低温度
SR31 最高湿度
SR32 最低湿度
SRP 気圧差
SRV 風速
T1 現時点
T2 予測時点
Claims (11)
- クリーンルームに設置されるクリーンルームシステムであって、
前記クリーンルームの室内へ空気を送風する送風部と、
前記クリーンルームの室内における温度を計測する温度計測部と、
前記クリーンルームの室内における清浄度を計測する清浄度計測部と、
前記温度及び前記清浄度に基づいて、前記空気を送風するか否か、又は、前記空気の量である送風量を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記送風部を制御する送風制御部と
を含むクリーンルームシステム。 - 前記温度計測部は、
複数の箇所で前記温度を計測し、
前記温度のうち、最も高温となる最高温度と、前記温度のうち、最も低温となる最低温度とが抽出され、
前記判定部は、
前記最高温度と、前記最低温度との温度差に基づいて判定される第1風量と、前記清浄度に基づいて定まる第2風量を判定し、
前記第1風量及び前記第2風量のうち、大きい方の風量を採用するように判定する
請求項1に記載のクリーンルームシステム。 - 前記クリーンルームの室内における湿度を計測する湿度計測部を更に含み、
前記判定部は、
前記温度、前記清浄度及び前記湿度に基づいて、前記空気の風量を判定する
請求項1又は2に記載のクリーンルームシステム。 - クリーンルームに設置されるクリーンルームシステムであって、
前記クリーンルームの室内へ空気を送風する送風部と、
前記クリーンルームの室内における湿度を計測する湿度計測部と、
前記クリーンルームの室内における清浄度を計測する清浄度計測部と、
前記湿度及び前記清浄度に基づいて、前記空気を送風するか否か、又は、前記空気の量である送風量を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記送風部を制御する送風制御部と
を含むクリーンルームシステム。 - 前記湿度計測部は、
複数の箇所で前記湿度を計測し、
前記湿度のうち、最も高湿となる最高湿度と、前記湿度のうち、最も低湿となる最低湿度とが抽出され、
前記最高湿度と、前記最低湿度との湿度差に基づいて判定される第3風量と、前記清浄度に基づいて定まる第2風量を判定し、
前記第3風量及び前記第2風量のうち、大きい方の風量を採用するように判定する
請求項4に記載のクリーンルームシステム。 - 前記送風部は、
前記クリーンルームへ送り込む空気が、送り込む方向に対して回転する成分となる旋回成分を含むように送風する
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のクリーンルームシステム。 - 前記判定部による判定結果に基づいて、前記空気の温度を水で調整する調整部を更に含み、
前記送風部は、前記調整部が調整した空気を送風する
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクリーンルームシステム。 - 前記クリーンルームをエリアに区切り、
前記判定部は、
前記エリアごとに判定し、
前記送風制御部は、
前記エリアごとに制御する
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーンルームシステム。 - 前記送風部は、フィルタを有し、
前記送風部が前記フィルタに送風する第1空気の第1気圧と、前記フィルタから前記クリーンルームの室内へ送風される第2空気の第2気圧との気圧差を計測する差圧計測部と、
前記第1空気の風速を計測する風速計測部と
を更に含み、
前記気圧差及び前記風速に基づいて、前記フィルタの寿命を判定又は予測する
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のクリーンルームシステム。 - 前記気圧差の平方根を前記風速で除算した記録値を記録し、
前記記録値が閾値以上になると、前記フィルタが寿命であると判定する、又は、前記記録値に基づく予測点が閾値以上になると、前記フィルタが寿命になると予測する
請求項9に記載のクリーンルームシステム。 - クリーンルームの室内へ空気を送風する送風部を含み、かつ、前記クリーンルームに設置されるクリーンルームシステムが行う空気循環方法であって、
クリーンルームシステムが、前記クリーンルームの室内における温度を計測する温度計測手順と、
クリーンルームシステムが、前記クリーンルームの室内における清浄度を計測する清浄度計測手順と、
クリーンルームシステムが、前記温度及び前記清浄度に基づいて、前記空気を送風するか否か、又は、前記空気の量である送風量を判定する判定手順と、
クリーンルームシステムが、前記判定手順による判定結果に基づいて、前記送風部を制御する送風制御手順と
を含む空気循環方法。
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