JP2020183820A - Clean room air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリーンルームの空調システムに係り、特に半導体工場、フラットパネルディスプレイに使うフィルムや液晶、有機ELなどを製造する工場、あるいは精密機械工場などに用いられる大空間クリーンルームの空調システムに関する。特に、クリーンルームの室内に温度むらが発生しないように室内温度をきめ細かく制御しつつ、ランニングコストも小さくする空調システムに関する。 The present invention relates to a clean room air conditioning system, and more particularly to a large space clean room air conditioning system used in a semiconductor factory, a factory that manufactures films, liquid crystals, organic EL, etc. used for a flat panel display, or a precision machinery factory. In particular, the present invention relates to an air conditioning system that reduces running costs while finely controlling the room temperature so that temperature unevenness does not occur in a clean room.
半導体工場、フラットパネルディスプレイに使うフィルムや液晶、有機ELなどを製造する工場、あるいは精密機械工場などでは、わずかでも浮遊微粒子があると、製造中の製品に付着して製品不良を起こすために、工場全体または作業室を必要に応じて清浄な状態とし、製品の品質と信頼性を高め、歩留りの向上に努めている。
最近では、半製品や製品を製造したり工程間を搬送したりする領域だけを局所的に清浄化するミニエンバイロメントやマイクロエンバイロメントといわれる考え方が浸透している。実際は、半製品や製品が暴露される空間を小空間として他から隔離し、該小空間内を局所的に高清浄に保つという技術思想であり、生産装置や工程間搬送等に導入されている。この方式では、クリーンルーム内でも特に高い清浄度を確保する領域は局所に限定され、その他の領域には昔ほど高清浄度は要求されないため、室全体としてはある程度の清浄度を保てばよいことになる。こうして、大空間(ボールルーム)が工業用クリーンルームの主流となっている。
このような大空間(ボールルーム)式のクリーンルームでも、昔の電力のかさむ全域ダウンフローとは異なるが、空気の流れは概ね上から下へ流れるよう天井の一部にHEPAフィルタを最終とする天井吹出部と、床はパンチングパネルなどで形成した上げ床の開孔から、スラブ床と上げ床との間の床下に空気を吸い込み、その空気を温調して再び天井から除塵して吹出す空気流れを形成している。こうして、室内で発生した塵埃をいち早く排除するようになっている。
In semiconductor factories, factories that manufacture films, liquid crystals, organic EL, etc. used for flat panel displays, or precision machinery factories, even a small amount of suspended fine particles adheres to the product being manufactured and causes product defects. We strive to improve the quality and reliability of our products and improve yields by keeping the entire factory or work room clean as needed.
Recently, the concept of mini-environment or micro-environment, which locally cleans only the area where semi-finished products or products are manufactured or transported between processes, has become widespread. Actually, it is a technical idea that the space where semi-finished products and products are exposed is isolated from others as a small space, and the inside of the small space is locally kept highly clean, and it is introduced in production equipment and inter-process transportation. .. In this method, the area that secures particularly high cleanliness even in a clean room is locally limited, and the other areas are not required to have as high cleanliness as in the past, so it is sufficient to maintain a certain degree of cleanliness for the entire room. become. In this way, large spaces (ballrooms) have become the mainstream of industrial clean rooms.
Even in such a large space (ballroom) type clean room, although it is different from the old power-hungry whole area downflow, the ceiling with a HEPA filter as the final part of the ceiling so that the air flow generally flows from top to bottom. Air is sucked under the floor between the slab floor and the raised floor through the opening of the raised floor formed by punching panels, etc., and the air is temperature-controlled and dust is removed from the ceiling again to blow out. Forming a flow. In this way, the dust generated in the room is quickly eliminated.
従来のクリーンルームは、図5に示すように、半導体工場等のある程度気密性の高い建物K内に設けられ、建物Kの天井スラブK1とTバーやチャンネル材で格子が形成されるクリーンルーム1の天井2との間で構成される天井プレナムチャンバ5と、クリーンルーム1の床4と建物Kの床スラブK2との間で構成される床下チャンバ6と、建物Kの気密を確保した壁K3とボードやパネルで形成されるクリーンルーム1の側壁3との間で構成されるレタンシャフト11と、前記クリーンルーム1の天井2の格子にまばらに設けられたファンフィルタユニット(FFU)7と、そのほかの格子に嵌められるブランクパネルとクリーンルーム1内の空気を冷却する空気冷却手段8から構成されている。
そして、天井プレナムチャンバ5内の空気は、ファンフィルタユニット7で気中の塵埃を除去し所定の清浄度を確保するため、一定風量が確保できるよう新設時に風量調整された後はその風量でずっと動き続けて清浄されてクリーンルーム1内へ吹出され、クリーンルーム1内へ吹出された空気A1は、床スラブK2の上に上げ床を構成する床4のパンチングパネルの開孔などである排出口から排出され、空気冷却手段8で冷却された後レタンシャフト11を通り、前記天井プレナムチャンバ5へ、ファンフィルタユニット(FFU)7のファンの搬送力によって流れて行く。
図ではわかりにくいが、大空間(ボールルーム)クリーンルームの空間は大きく、図1に記載した空気冷却手段8一つについて前記ファンフィルタユニット7が3台の長さ受け持ちのイメージは、実際は25〜30mの長さとなっている。つまり、ドライコイルである空気冷却手段8ごとにクリーンルーム1内を横方向に複数のエリアに分割し、その大きなエリアには一つの空気冷却手段8にて冷却された空気が循環することとなる。
As shown in FIG. 5, the conventional clean room is provided in a building K having a certain degree of airtightness such as a semiconductor factory, and the ceiling slab K1 of the building K and the ceiling of the clean room 1 in which a lattice is formed by T bars and channel materials. A
Then, in order to secure a predetermined cleanliness of the air in the
Although it is difficult to see in the figure, the space of a large space (ballroom) clean room is large, and the image of the length of three
クリーンルーム室内の温度は、ボールルーム方式となったので昔の製品が暴露する室と比較すると少し緩和されたが、それでも、例えば23℃設定値に対し許容誤差は±1℃程度と厳しい場合がある。この室内温度は生産装置などが稼働して熱負荷として室内に発熱物があったとしても、室のどこでも23℃設定値が保てるように、最大負荷が発生した熱に対して冷却した後で、つまり還気として床4の排出口から出る際に23℃が保てるように設備側の能力を備えるのである。
よって、天井吹き出しの空気温度は室内熱負荷が大きければ23℃よりもずっと低温になり、負荷が小さいと23℃に近くづく低温となる。
このように、従来のクリーンルームの空調システムでは、実際は25〜30mの奥行である横方向分割の大きなエリアにひとつの空気冷却手段8が受け持ち、その空気冷却手段8は一つの比例制御弁にて流量制御されるので、大きなエリアに1点の検出温度センサの計測値と温度設定値(例えば23℃設定値)との偏差に基づく演算信号により比例制御弁の熱媒の流量制御を行うこととなる。
Since the temperature inside the clean room is a ballroom system, it is a little relaxed compared to the room exposed by old products, but even so, the tolerance may be as severe as ± 1 ° C for the 23 ° C setting, for example. .. This room temperature is set after cooling against the heat generated by the maximum load so that the set value of 23 ° C can be maintained anywhere in the room even if the production equipment operates and there is heat generated in the room as a heat load. In other words, it is equipped with the capacity of the equipment so that the temperature can be maintained at 23 ° C. when the air returns from the outlet of the
Therefore, the air temperature of the ceiling blowout becomes much lower than 23 ° C. when the indoor heat load is large, and becomes a low temperature approaching 23 ° C. when the load is small.
As described above, in the conventional clean room air-conditioning system, one air cooling means 8 is actually in charge of a large area of lateral division having a depth of 25 to 30 m, and the air cooling means 8 flows through one proportional control valve. Since it is controlled, the flow rate of the heat medium of the proportional control valve is controlled by the calculation signal based on the deviation between the measured value of the detection temperature sensor at one point and the temperature set value (for example, the 23 ° C set value) in a large area. ..
特許文献1には、まず従来のクリーンルームの空調システムにおいて、1点又は複数点の室内温度を温度センサによって検出し、複数点でも平均処理するなどしたあと一つの発生信号を送信し、その信号に応じて空調機の冷却熱交換量を制御し、給気する空調エアの温度を変更して室内温度を制御するにあたって、1点又は複数点を平均した検出温度を代表温度として空調エアの温度を変更するため、クリーンルームの大きなエリア内の温度むらを更に促進してしまうという欠点があることに着目している。
例えば、発熱を伴う装置が設置されている大きなエリア内の部分と、発熱装置が設置されていない部分が混在しているため、必ず温度センサで検出された温度よりも高い温度または低い温度を呈するエリア、即ち温度むらが存在している。
従って、従来の空調システムでは、温度が高いエリア部分ではさらに温度が高くなり、温度が低いエリア部分ではさらに温度が低くなるため、室内エリア内の温度むらがさらに促進されてしまう。と問題提起している。
そこで、特許文献1では、ファンフィルタユニットによる循環気流とは別に、床下から空気を吸い込んで、天井裏空間に空調空気を吹き出す空調機を別に備え、室内の空調機ごとの大きなエリアを縦方向に小さなエリアに分割し、小さなエリアごとに空調機からの主給気ダクトを分岐させた天井裏空間にある分岐給気ダクトそれぞれに風量調整ダンパを備え、小さなエリアごとに設けた室内空気センサの温度計測値と設定値との偏差に基づいて、風量調整ダンパの開閉率を制御し、さらに、床下の空間にも小さなエリアごとに空調機への主還気ダクトを分岐させた床下空間にある分岐還気ダクトそれぞれに風量調整ダンパを備え、小さなエリアごとに設けた室内空気センサの温度計測値と設定値との偏差に基づいて、床下の風量調整ダンパの開閉率をも制御することで温度むらを解消する技術が開示されている。(特許文献1)。
In Patent Document 1, first, in a conventional air-conditioning system for a clean room, the room temperature at one point or a plurality of points is detected by a temperature sensor, average processing is performed even at a plurality of points, and then one generated signal is transmitted, and the signal is used. When controlling the cooling heat exchange amount of the air conditioner and changing the temperature of the air conditioning air to be supplied to control the room temperature, the temperature of the air conditioning air is set with the detection temperature averaged at one or more points as the representative temperature. We are paying attention to the drawback that the temperature unevenness in the large area of the clean room is further promoted because of the change.
For example, since there is a mixture of a part in a large area where a device that generates heat is installed and a part where a device that generates heat is not installed, the temperature is always higher or lower than the temperature detected by the temperature sensor. There is an area, that is, temperature unevenness.
Therefore, in the conventional air conditioning system, the temperature becomes higher in the area where the temperature is high, and the temperature becomes lower in the area where the temperature is low, so that the temperature unevenness in the indoor area is further promoted. Has raised the issue.
Therefore, in Patent Document 1, in addition to the circulating air flow by the fan filter unit, an air conditioner that sucks air from under the floor and blows out air conditioning air into the space behind the ceiling is provided separately, and a large area for each air conditioner in the room is vertically arranged. The temperature of the indoor air sensor installed in each small area is divided into small areas, and each small area is equipped with an air volume adjustment damper in the branch air supply duct in the ceiling space where the main air supply duct from the air conditioner is branched. The opening / closing rate of the air volume adjustment damper is controlled based on the deviation between the measured value and the set value, and the main return duct to the air conditioner is branched into each small area in the underfloor space. Each return air duct is equipped with an air volume adjustment damper, and temperature unevenness is controlled by controlling the opening / closing rate of the air volume adjustment damper under the floor based on the deviation between the temperature measurement value and the set value of the indoor air sensor installed in each small area. The technology to solve the problem is disclosed. (Patent Document 1).
特許文献1での前記クリーンルームにおいては、室内を清浄な状態に維持するための空気の流れは、天井に多数設置されたファンフィルタユニットが搬送力を形成して搬送し、すべてのファンフィルタユニットから一斉にクリーンルーム内へ同じ風速(風量)で空気を吹き出している。これとは別に、ファンを内蔵した空調機が別な風量で別な搬送力を持って温調空気のもとを流している。分岐給気ダクトから吹き出す温調空気のもとと、ファンフィルタユニットが循環させ天井裏空間へもたらされた循環空気とを、ファンフィルタユニットの吸い込み口でミックスして室内に吹出すので、小さなエリア内ではそこに位置する各ファンフィルタユニットとも同じ吹き出し温度を狙っているが、温調空気と循環空気とのミックスがファンフィルタユニットごとに異なる場合があり、温度むらが発生する恐れが排除できていない。
図5の従来のクリーンルームを生かそうとすると、特許文献1が備える空調機12や給気ダクト20、還気ダクト50の追加は大きな改造を伴い、現実的ではない。
通常のボールルーム方式クリーンルームでは、ファンフィルタユニット7の搬送力のみで、ドライコイルである空気冷却手段8にも通風して搬送し循環する必要がある。ところが、天井チャンバ内を流れている空気の温度は実際には、空気冷却手段8を通る際に伝熱面積全体のうちの通過風速の不均一さや、空気冷却手段8の熱交換の伝熱部分による冷媒温度の不均一などが起因となって、レタンシャフトを通った後の天井内の気流温度は場所ごとに均一にならず、空気が流れやすいところと滞留するところなど、場所によって気流の温度が異なるため、多数のファンフィルタユニットは、その異なった温度の空気を吹出すことになり、クリーンルーム内の空気の温度むらが生じていて、代表温度である温度センサ設定点ではよくても、クリーンルーム内で生産している製品へその温度むらの影響を及ぼしている。
In the clean room of Patent Document 1, a large number of fan filter units installed on the ceiling form a conveying force to convey the air flow for maintaining a clean state in the room, and the air flows from all the fan filter units. Air is blown into the clean room all at once at the same wind speed (air volume). Apart from this, an air conditioner with a built-in fan flows the temperature-controlled air with a different air volume and a different carrying force. The source of the temperature control air blown out from the branch air supply duct and the circulating air circulated by the fan filter unit and brought to the attic space are mixed at the suction port of the fan filter unit and blown out into the room, so it is small. In the area, each fan filter unit located there aims at the same blowout temperature, but the mix of temperature controlled air and circulating air may differ for each fan filter unit, eliminating the risk of temperature unevenness. Not.
In order to make the best use of the conventional clean room of FIG. 5, the addition of the
In a normal ballroom type clean room, it is necessary to ventilate and circulate the air cooling means 8 which is a dry coil only by the conveying force of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、前記クリーンルーム内全体の温度のばらつきを均一にするために、前記クリーンルーム内を、空気冷却手段ごとに大きなエリアとして区分するだけでなく、ひとつの冷却手段が受け持つ大きなエリアをさらに縦方向に複数のグループからなる小エリアに区分けし、当該小エリアの各グループ内の温度を各々測定する室内温度センサを設け、室内温度センサの測定値に基づいて前記各グループへ送るファンフィルタユニットの風速を制御することで各グループ内を流れる空気の温度を均一にするとともに、空気冷却手段の出口空気温度を計測する冷却手段用温度センサを設けて、冷却手段用温度センサの測定値に基づいて前記空気冷却手段の制御弁の開度を制御することで大きなエリア全体の熱負荷を賄うとともに、
前記各グループへ送る各ファンフィルタユニットのファンモータ周波数から風速の平均値を演算し、当該平均風速を減らすべく前記冷却手段用温度センサの設定値を下げていくことで省エネルギーのクリーンルーム空調システムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and in order to make the temperature variation in the entire clean room uniform, the inside of the clean room is not only divided into large areas for each air cooling means, but also. The large area covered by one cooling means is further divided into small areas consisting of a plurality of groups in the vertical direction, and an indoor temperature sensor for measuring the temperature in each group of the small area is provided to measure the indoor temperature sensor. By controlling the wind speed of the fan filter unit sent to each group based on the above, the temperature of the air flowing in each group is made uniform, and a temperature sensor for cooling means for measuring the outlet air temperature of the air cooling means is provided. By controlling the opening degree of the control valve of the air cooling means based on the measured value of the temperature sensor for the cooling means, the heat load of the entire large area can be covered and the heat load can be covered.
An energy-saving clean room air conditioning system is provided by calculating the average value of the wind speed from the fan motor frequency of each fan filter unit sent to each group and lowering the set value of the temperature sensor for the cooling means in order to reduce the average wind speed. The purpose is to do.
上記目的を達成するために本発明は、クリーンルーム内の空気の温度を均一にするためのクリーンルーム空調システムであって、以下の構成としたことを特徴とする。
〈1〉天井プレナムチャンバ5と、前記天井プレナムチャンバ5からの空気が流入する生産装置20が配置されるクリーンルーム1と、前記クリーンルーム1からの空気が流入する床下チャンバ6と、を備え、前記床下チャンバ6から排出される空気をレタンシャフト11を介して前記天井プレナムチャンバ5へ還流させるクリーンルーム空調システムであって、
前記クリーンルーム1の天井2に設けられ清浄空気を前記クリーンルーム1に供給し、床下チャンバ6から空気をレタンシャフト11を介して天井プレナムチャンバ5へ還流する搬送力を空気に与えるファンフィルタユニット7と、
前記床下チャンバ6から排出されレタンシャフトを還流する空気が通過できる位置に設けられ、前記天井プレナムチャンバ5に還流される空気を冷却する空気冷却手段8と、
前記クリーンルーム1内へ吹出される空気の天井プレナムチャンバ5を進行する方向を縦方向とし前記クリーンルーム1を縦方向に分割した小エリアを設定して、その小エリアごとに室内温度を計測する室内小エリア温度センサ12と、
前記空気冷却手段8の熱交換量を調整する操作器に対して1対1で対応し空気冷却手段8の出口空気温度を計測する給気温度センサ13と、
縦方向に区切った各小エリアのうち、それぞれの小エリア内の室内温度を計測する前記室内小エリア温度センサ12ごとに計測した計測値に基づいて、該当する小エリアの天井2に設けられたファンフィルタユニット7のグループの吹き出し風速を制御するとともに、給気温度センサ13の温度計測値に基づいて、前記空気冷却手段8の出口温度を設定値との偏差に応じて制御する制御装置33と
を備えたことを特徴とするクリーンルーム空調システム。
In order to achieve the above object, the present invention is a clean room air conditioning system for making the temperature of air in a clean room uniform, and is characterized by having the following configuration.
<1> The underfloor is provided with a
A
An air cooling means 8 that is provided at a position where air discharged from the underfloor chamber 6 and returned to the retan shaft can pass and cools the air returned to the
A small area is set in which the direction in which the
An air
Of each small area divided in the vertical direction, it is provided on the
〈2〉前記制御装置は、各前記室内小エリア温度センサ12でそれぞれの小エリア内の室内温度を計測した計測値に基づいて、該当する小エリアの天井2に設けられたファンフィルタユニット7のグループへファンモータのインバータを操作器としてその周波数を吹き出し風速の信号として出力するとともに、さらに各小エリアすべての吹き出し風速を、各小エリアの面積を乗じて合算し、その平均吹き出し風速を別に演算して、その平均吹き出し風速値を、目的の平均風速になるように空気冷却手段8の熱交換量を調整する操作器を別に制御することで給気温度を可変制御することを特徴とする前記〈1〉に記載のクリーンルーム空調システム。
〈3〉前記室内小エリア温度センサ12は、無線で計測値信号を送信できて、天井側に受信親機を備えており、前記給気温度センサ13は計測信号を有線で送信することを特徴とする前記〈1〉または前記〈2〉に記載のクリーンルーム空調システム。
〈4〉前記風速の平均値の演算が、下記式によりなされることを特徴とする前記〈2〉に記載のクリーンルーム空調システム。
<3> The indoor small
<4> The clean room air-conditioning system according to <2>, wherein the calculation of the average value of the wind speed is performed by the following formula.
本発明にかかるクリーンルーム空調システムは、天井プレナムチャンバと、天井プレナムチャンバからの空気が流入する生産装置が配置されるクリーンルームと、前記クリーンルームからの空気が流入する床下チャンバとを備え、前記床下チャンバから排出される空気をレタンシャフトを介して前記天井プレナムチャンバへ還流させるクリーンルーム空調システムであって、前記クリーンルームの天井に設けられ清浄空気を前記クリーンルームに供給し、床下チャンバから空気をレタンシャフトを介して天井プレナムチャンバへ還流する搬送力を空気に与えるファンフィルタユニット7と、前記床下チャンバから排出されレタンシャフトを還流する空気が通過できる位置に設けられ、前記天井プレナムチャンバに還流される空気を冷却する空気冷却手段と、前記クリーンルーム内へ吹出される空気の天井プレナムチャンバを進行する方向を縦方向とし前記クリーンルームを縦方向に分割した小エリアを設定して、その小エリアごとに室内温度を計測する室内小エリア温度センサと、前記空気冷却手段の熱交換量を調整する操作器に対して1対1で対応し空気冷却手段の出口空気温度を計測する給気温度センサ13と、縦方向に区切った各小エリアのうち、それぞれの小エリア内の室内温度を計測する前記室内小エリア温度センサごとに計測した計測値に基づいて、該当する小エリアの天井に設けられたファンフィルタユニットのグループの吹き出し風速を制御するとともに、給気温度センサの温度計測値に基づいて、前記空気冷却手段の出口温度を設定値との偏差に応じて制御する制御装置を備えてなるので、
前記室内小エリア温度センサの温度測定データに基づいて、各ファンフィルタユニットの回転数をPID演算結果により制御し、当該ファンフィルタユニットからクリーンルーム内へ吹き込む風の風速もPID制御することで、空気冷却手段ごとに気流がおおよそ区切られたクリーンルーム内の大エリア内で、実は平面的に温度分布が存在していたクリーンルーム内室内温度について、その温度を完全に均一に制御することができ、クリーンルーム内で生産している製品に及ぼす影響を防ぐことができる。
The clean room air-conditioning system according to the present invention includes a ceiling plenum chamber, a clean room in which a production device into which air from the ceiling plenum chamber flows is arranged, and an underfloor chamber into which air from the clean room flows, and from the underfloor chamber. A clean room air conditioning system that returns the discharged air to the ceiling plenum chamber via the retan shaft, supplies clean air to the clean room provided on the ceiling of the clean room, and air from the underfloor chamber via the retan shaft. A
Based on the temperature measurement data of the indoor small area temperature sensor, the rotation speed of each fan filter unit is controlled by the PID calculation result, and the wind speed of the wind blown from the fan filter unit into the clean room is also PID controlled to cool the air. In a large area in a clean room where the airflow is roughly divided by means, the temperature inside the clean room, which actually had a flat temperature distribution, can be controlled completely uniformly, and in the clean room. It is possible to prevent the influence on the products being produced.
また、本発明にかかるクリーンルーム空調システムは、前記制御装置は、各前記室内小エリア温度センサでそれぞれの小エリア内の室内温度を計測した計測値に基づいて、該当する小エリアの天井に設けられたファンフィルタユニットのグループへファンモータのインバータを操作器としてその周波数を吹き出し風速の信号として出力するとともに、さらに各小エリアすべての吹き出し風速を、各小エリアの面積を乗じて合算し、その平均吹き出し風速を別に演算して、その平均吹き出し風速値を、目的の平均風速になるように空気冷却手段の熱交換量を調整する操作器を別に制御することで給気温度を可変制御するので、各ファンフィルタユニットのグループからクリーンルーム内へ吹き出す風が温度の均一化の面では各小エリアごとに変化をつけて温度均一化ができていても、クリーンルーム全体としては吹きすぎている風量で落ち着いてしまって消費電力が多くなってしまう弊害が生じることを、省エネ的に別に定めている目的の平均風速に下げても上記クリーンルーム内の温度が維持できるように空気冷却手段で前記天井プレナムチャンバに還流される空気をさらに冷却するべく給気温度の設定値を下げることで、単位風量での搬送冷熱量を上げて、結果各ファンフィルタユニットから前記クリーンルーム内へ吹き込む清浄空気の平均風速を減らすことができ、省エネルギーを達成することができる。
そして、室内小エリア温度センサは、無線で計測値信号を送信できて、天井側に受信親機を備えているので、最近は電池電源内蔵の無線送信付き温度センサが安価に出回っているので、多数設置する室内小エリア温度センサにこれを用いると、室内温度センサに関する制御用の配線工事が一切不要となるのでイニシャルコストは省略でき、受信親機は一台で複数の室内小エリア温度センサをまとめて処理できるので天井内の制御配線も簡単に施工可能となる。
Further, in the clean room air conditioning system according to the present invention, the control device is provided on the ceiling of the corresponding small area based on the measured value obtained by measuring the indoor temperature in each small area with each of the indoor small area temperature sensors. The frequency of the fan motor is used as an operator to output the frequency as a signal of the blown wind speed to the group of fan filter units, and the blown wind speeds of all the small areas are multiplied by the area of each small area and totaled, and the average is obtained. The air supply temperature is variably controlled by separately calculating the blown wind speed and separately controlling the operator that adjusts the heat exchange amount of the air cooling means so that the average blown wind speed value becomes the target average wind speed. Even if the air blown from each fan filter unit group into the clean room can be made uniform by changing each small area in terms of temperature equalization, the clean room as a whole calms down with too much air volume. The air cooling means is used to return the air to the ceiling plenum chamber so that the temperature inside the clean room can be maintained even if the average wind speed is lowered to the target average wind speed, which is set separately for energy saving, to prevent the harmful effect of increasing the power consumption. By lowering the set value of the supply air temperature to further cool the air to be supplied, the amount of heat transported by the unit air volume can be increased, and as a result, the average wind speed of the clean air blown from each fan filter unit into the clean room can be reduced. It can and energy saving can be achieved.
And since the indoor small area temperature sensor can transmit the measured value signal wirelessly and has a receiving master unit on the ceiling side, recently, a temperature sensor with wireless transmission with a built-in battery power supply is available at low cost. If this is used for a large number of indoor small area temperature sensors, the initial cost can be omitted because no wiring work for control related to the indoor temperature sensors is required, and one receiving master unit can use multiple indoor small area temperature sensors. Since it can be processed all at once, the control wiring inside the ceiling can be easily installed.
図1は本発明の実施形態に係るクリーンルームの概略構成図、図2は本発明の実施形態に係るクリーンルームの平面図であり、(a)はクリーンルーム全体の平面図、(b)は1エリアの説明用拡大平面図である。図3はクリーンルームにおける風量制御の説明図である。
図1〜3において、Kは半導体工場、フラットパネルディスプレイに使うフィルムや液晶、有機ELなどを製造する工場、あるいは精密機械工場などに用いられる大空間クリーンルームを備える建物、K1は建物Kの天井スラブ(あるいは上階の床スラブ)、K2は建物Kの床スラブ、K3は建物Kの外壁や室内の耐火区画壁、1クリーンルーム、2は天井、3は側壁、4は床、5は天井プレナムチャンバ、6は床下チャンバ、7はファンフィルタユニット(FFU)、8は空気冷却手段(ドライコイル)、9は配管、10は比例制御弁(2方弁)、11はレタンシャフト、12は室内小エリアに設けられた温度センサ(以下、室内小エリア温度センサ)、13は給気温度センサ、14は大エリア、20は生産装置である。
なお、本発明の実施形態においては、無線の室内小エリア温度センサを用いている
1 is a schematic configuration diagram of a clean room according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a clean room according to an embodiment of the present invention, FIG. 1A is a plan view of the entire clean room, and FIG. 2B is a plan view of one area. It is an enlarged plan view for explanation. FIG. 3 is an explanatory diagram of air volume control in a clean room.
In FIGS. 1 to 3, K is a building equipped with a large space clean room used in a semiconductor factory, a factory that manufactures films, liquid crystals, organic EL, etc. used for flat panel displays, or a precision machinery factory, and K1 is a ceiling slab of building K. (Or the floor slab on the upper floor), K2 is the floor slab of building K, K3 is the outer wall of building K and the fireproof partition wall in the room, 1 clean room, 2 is the ceiling, 3 is the side wall, 4 is the floor, and 5 is the ceiling plenum chamber. , 6 is an underfloor chamber, 7 is a fan filter unit (FFU), 8 is an air cooling means (dry coil), 9 is a pipe, 10 is a proportional control valve (two-way valve), 11 is a retan shaft, and 12 is a small indoor area. A temperature sensor (hereinafter referred to as an indoor small area temperature sensor), 13 is a supply air temperature sensor, 14 is a large area, and 20 is a production device.
In the embodiment of the present invention, a wireless indoor small area temperature sensor is used.
本実施例において、クリーンルーム1は、半導体工場、フラットパネルディスプレイに使うフィルムや液晶、有機ELなどを製造する工場、あるいは精密機械工場等の建物K内に設置され使用される。
そして、天井プレナムチャンバ5は、建物Kの天井スラブK1とクリーンルーム1の天井2との間に構成され、床下チャンバ6は、クリーンルーム1の床4と建物Kの床スラブK2との間に構成される。
前記クリーンルーム1には、当該工場で製品やその途中の半製品を製造する生産装置20が配置され、前記天井プレナムチャンバ5からの清浄空気が供給される周囲環境に立設されながらも、周囲空気を取り入れてさらに浄化する機構を備えた、半製品や製品が暴露される空間を小空間として他から隔離し、該小空間内を局所的に高清浄に保つ機構を備えた構成だったりする。
また、前記クリーンルーム1の空気は、クリーンルーム1の床を構成する例えばパンチングパネルやグレーチングの開孔から床下チャンバ6へ流入するよう構成される。クリーンルーム1から前記床下チャンバ6へ流入した空気は、排出され前記クリーンルーム1の側壁3と前記建物Kの壁K3とで構成されるレタンシャフト11を介して前記天井プレナムチャンバ5へ、後述するファンフィルタユニット7のファンの搬送力により還流させる。
本実施例において、前記クリーンルーム1の床4は、クリーンルーム1内の空気A1を通過させるために多孔材で形成されているが、多孔材の床でなくとも、別途空気A1の排出口をまとめた形で設置してもよい。
In this embodiment, the clean room 1 is installed and used in a building K such as a semiconductor factory, a factory that manufactures films, liquid crystals, organic EL, etc. used for a flat panel display, or a precision machinery factory.
The
In the clean room 1, a
Further, the air in the clean room 1 is configured to flow into the underfloor chamber 6 through, for example, a punching panel or a grating hole that constitutes the floor of the clean room 1. The air that has flowed into the underfloor chamber 6 from the clean room 1 is discharged to the
In the present embodiment, the
本発明において、クリーンルーム1は、上記したように天井プレナムチャンバ5と床下チャンバ6との間に配置されている。
そして、前記クリーンルーム1の天井2は、例えばTバーやチャンネル材で格子が形成され、その格子の開口部2aには、ケーシング内にファンと、ファンを駆動させインバータなどで可変速にされたモータと、HEPAフィルタなどの高性能フィルタをその下部に内蔵され、天井プレナムチャンバ2内の空気をケーシング内に取り入れ、塵埃等を高性能フィルタによって除去して清浄化した清浄空気をクリーンルーム1内への供給するファンフィルタユニット7が、格子全体ではなくまばらではあるが多数設けられている。なお、Tバーやチャンネル材で格子を形成した場合は、残りの格子にブランクパネルを嵌めて塞いでいる。
In the present invention, the clean room 1 is arranged between the
A grid is formed in the
本発明において、空気冷却手段8は、クリーンルームのように大風量を循環しながら冷却する際に、前記クリーンルーム1の側壁3と前記建物Kの壁K3とで風路を作ってその途中に設置したむき出しの空気―水熱交換器であるドライコイル(表面で結露しない温度の熱交換器)であることが多く、ドライコイルのチューブ側には冷凍機にて冷水を冷却してポンプで循環することで冷熱媒を供給している。
空気冷却手段8は、床下チャンバ6から排出されレタンシャフト11へ還流される空気が通過できる位置に設置される。
そして、本実施の形態においては、クリーンルーム1の床下チャンバ6から排出された気流が流れるレタンシャフト11内の床4と同じレベルに前記冷却手段8が設置されている。
前記冷却手段(ドライコイル)8には、配管9が接続され、当該配管9には、前記ドライコイル7へ供給する冷水量を弁の開閉によって制御可能な比例制御弁10が設けられている。
In the present invention, the air cooling means 8 is installed in the middle of the air cooling means 8 by forming an air passage between the side wall 3 of the clean room 1 and the wall K3 of the building K when cooling while circulating a large amount of air like a clean room. It is often a dry coil (heat exchanger with a temperature that does not cause condensation on the surface), which is a bare air-water heat exchanger. Cold water is cooled by a refrigerator on the tube side of the dry coil and circulated by a pump. Is supplying a cold heat medium.
The air cooling means 8 is installed at a position where the air discharged from the underfloor chamber 6 and returned to the
Then, in the present embodiment, the cooling means 8 is installed at the same level as the
A
本実施の形態においては、レタンシャフト(風道)11が、建物Kの壁K3とクリーンルーム1の側壁3との間に形成されていて、クリーンルーム1の床4を通過して床下チャンバ6内に流れた空気A1はレタンシャフト11から遠いところから徐々に床下チャンバ6内で合流し(A2)、その後建物Kの壁K3にぶつかって方向を変えてレタンシャフト11内を、文字通り還り空気として持ち上がったのち、前記天井プレナムチャンバ5へ流れて行く(A3)。
また、本発明においては、クリーンルーム1内の各小エリアに一つずつ無線の室内小エリア温度センサ12が、大エリア14に対応した有線の給気温度センサ13が備えられる。
In the present embodiment, the retan shaft (air passage) 11 is formed between the wall K3 of the building K and the side wall 3 of the clean room 1, passes through the
Further, in the present invention, one wireless indoor small
そして、外気調和機(図示しない)からは、温調され除塵されダクトを介して送給された外気が、例えば、前記建物Kの天井プレナムチャンバ5に図示しない外気ダクトにて供給され、あるいは例えば、レタンシャフト11もしくは床下チャンバ6に図示しない外気ダクトにて供給され、ファンフィルタユニット7のファンの搬送力により周囲の循環空気と混合されて、クリーンルーム1の室内に浄化された空気A1が供給されるようになっている。
前記クリーンルーム1の室内に供給された空気A1は、床4を介して床下チャンバ6に排出される。床下チャンバ6に排出された空気A2は、レタンシャフト11を通り天井プレナムチャンバ5へ送出され、再びファンフィルタユニット7によって清浄化されて、クリーンルーム1内へ供給される。
このように、建物K内の空気A1、A2、A3は所定の清浄度を維持したまま、天井プレナムチャンバ5、クリーンルーム1、床下チャンバ6、レタンシャフト11を一方向に循環する空気循環系を形成している。
Then, from the outside air harmonizer (not shown), the outside air that has been temperature-controlled, dust-removed, and sent through the duct is supplied to, for example, the
The air A1 supplied into the room of the clean room 1 is discharged to the underfloor chamber 6 via the
In this way, the air A1, A2, and A3 in the building K form an air circulation system that circulates the
図2は、本発明の実施形態に係るクリーンルームの平面図であり、(a)はクリーンルーム全体の平面図、(b)は1エリアの説明用拡大平面図である。
本発明の実施態様においては、クリーンルーム1は、複数の大エリア14(エリアa、エリアb、エリアc、・・・)に、外壁K3近くに配置される空気冷却手段(8)であるドライコイルのグループごとに区分けされ、各大エリア14はさらに天井プレナムチャンバ(5)内をドライコイルから離れるように流れる気流の向きに縦方向に分割される複数の小エリア(小エリア1、小エリア2、小エリア3)に区分けされ構成される。この大エリア14の区分け、小エリアの区分けは、特に全く同一面積に限定されるわけではなく、発熱負荷の異なる工程ごとにグルーピングしたドライコイルごとにクリーンルーム1内における温度変化傾向で区分けしており、さらに、小エリアについては、レタンシャフトでの気流状況やドライコイルの伝熱面積の大きさや形状などによるグループ状況で区分けすることで、より高い精度で温度変化に対応できるので好適である。
そして、区分けされた大エリア14ごとにさらに区分けされた小エリアには、小エリアごとに無線の室内小エリア温度センサ12が設置され、各小エリアの温度を測り、後述する親機31を経由して制御装置33に温度の計測データを送る。
そして、有線の前記給気温度センサ13は、前記レタンシャフト11の空気冷却手段8の空気後流側に設置されていて、大エリア14への空気冷却手段8通過後の温度を測り前記無線の室内小エリア温度センサ12と同様に制御装置33に温度の計測データを送る。
2A and 2B are plan views of a clean room according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a plan view of the entire clean room, and FIG. 2B is an enlarged plan view for explaining one area.
In the embodiment of the present invention, the clean room 1 is a dry coil which is an air cooling means (8) arranged near an outer wall K3 in a plurality of large areas 14 (area a, area b, area c, ...). Each
Then, in the small area further divided into each of the divided
The wired air
図3は、本発明の実施の形態に係るクリーンルームにおける風量制御を説明する説明図、図4は、本発明の実施の形態に係るクリーンルームの空調システムの制御手段を表す図である。
同図において、31は無線温度センサの親機、33は制御装置である。
以下に、図3及び図4に基づいて、本発明の実施の形態に係るクリーンルームの空調システムの制御の一例を説明する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining air volume control in the clean room according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a control means for the air conditioning system of the clean room according to the embodiment of the present invention.
In the figure, 31 is a master unit of a wireless temperature sensor, and 33 is a control device.
Hereinafter, an example of control of the air conditioning system of the clean room according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
本発明の実施形態においては、室内設計条件の一例としてとしてクリーンルーム1内の設定温度を23℃±1.5℃(許容範囲)とする。
大エリア14を構成する各小エリア(小エリア1〜4)に設置した無線の室内小エリア温度センサ12は、前記各小エリア(1〜4)それぞれの温度を所定の間隔で(例えば数μ秒から数分のいずれか)毎に検出し、それを電波やその他の波である無線通信手段に乗せて、その温度の計測データを親機31に送る。前記親機31からは、有線で制御装置33へ温度の計測データが送られる。
制御装置33は、送られてきた各室内小エリア温度の計測データと、制御装置33の記録部に記録されている各小エリアにおける室内温度設定値(例えば、SP=23℃)との偏差に基づいて、下記式1のYn(n=1、2・・)を用いて演算し、それぞれの小エリアの温度が温度設定値に近づくようにその小エリア毎のファンフィルタユニット7のファンモータのインバータ周波数をPID制御し、ファンフィルタユニット7から吹き込む風の風速を制御する。ここでいうPID制御は、少なくともP(比例帯)を含む、P動作のほかにI(積分時間)やD(微分時間)の少なくともどちらかを含んで演算した結果の出力信号によって操作器を制御することをいう。
上記のフローを大エリア(14)内の小エリア1〜4に対して行う。
The wireless indoor small
The
The above flow is performed for the small areas 1 to 4 in the large area (14).
例えば、小エリア1においては、SP=23℃になるように、当該グループのファンフィルタユニット7aの回転数をPID制御し、この小エリア1では、天井プレナムチャンバ内の空気温度が比較的高い、あるいは室内発熱負荷が高い場合となり、例えば、吹き込む空気の風速を0.45m/sにする。
同様に、小エリア2においては、SP=23℃になるように、当該グループのファンフィルタユニット7bの回転数をPID制御し、この小エリア2では、天井プレナムチャンバ内の空気温度が小エリア1より低いが比較的高い、あるいは室内発熱負荷が小エリア1より低いが比較的高い場合となり、例えば、吹き込む空気の風速を0.35m/sにする。
そして、小エリア3においては、SP=23℃になるように、当該グループのファンフィルタユニット7cの回転数をPID制御し、この小エリア3では、天井プレナムチャンバ内の空気温度が小エリア2より少し低い、あるいは室内発熱負荷が小エリア2より比較的低い場合となり、例えば、吹き込む空気の風速を0.30m/ sにする。
さらに、小エリア4においては、SP=23℃になるように、当該グループのファンフィルタユニット7dの回転数をPID制御し、この小エリア4では、天井プレナムチャンバ内の空気温度が比較的低い、あるいは室内発熱負荷が比較的低い場合となり、例えば、吹き込む空気の風速を0.25m/sとする。
このような手順で、各小エリア内の温度をそれぞれ23℃に維持する。
For example, in the small area 1, the rotation speed of the
Similarly, in the
Then, in the small area 3, the rotation speed of the
Further, in the
By such a procedure, the temperature in each small area is maintained at 23 ° C.
ところで、前記制御装置33は、ファンフィルタユニット7の回転制御とはべつに、空気冷却手段8の熱交換量を調整する操作器である比例制御弁10に対して1対1で対応し空気冷却手段8の出口空気温度を計測する給気温度センサ13の温度計測値に基づいて、前記空気冷却手段8の出口温度を設定値との偏差に応じて制御することで、大エリア全体の循環空気に小エリア1〜4の発熱負荷を処理できる冷熱を与えている。
By the way, the
一方、前記制御装置33は、ファンフィルタユニット7のファンモータのインバータ周波数制御を行うので、当該周波数に基づいて各ファンフィルタユニット7の吹き出し速度(風速)が分かり、各ファンフィルタユニットの平面積ごとで乗じた値を合算し、再び平面積合計で除することで平均風速がわかる。これにより、前記大エリア14内の小エリア1〜4に吹き込まれる風速の平均値を求め、例えば、ある単位時間の当初、上記大エリア14の風速の平均値が0.34m/sであった場合に、実際に要求される大エリア14の清浄度を実現するための最低限の風速の平均値が0.30m/s(目標値)であるのに、それよりも多く吹いてしまっている。循環風量が過大でありファンフィルタユニットのファンの搬送力が過大で省エネルギーに反することとなる。大エリア14の小エリア1〜4内のそれぞれの温度がせっかく設定値(例えば、SP=23℃)となっていることを保ちながら大エリア14の風速の平均値を下げるには、循環空気の空気冷却手段8前後の温度差をとる、つまり比例制御弁10を開けて冷熱を与えれば、室内小エリア温度センサ12それぞれのファンフィルタユニットの風量制御が独立して制御されるので、実現が可能である。ある単位時間の間に、比例制御弁10のPID制御を行う給気温度センサ13の温度設定値を低い側へ少しずつ(例えば0.5℃/3分などの勾配)で変化をさせて、上記大エリア14の風速の平均値が0.30m/sになった時点で給気温度センサ13の温度設定値変化を停止する。
このようにすることで、小エリア1〜4それぞれの室内温度を23℃に均一に保ちながら、ファンフィルタユニット7の風量を適正に制御することが可能となる。
これにより大エリア14へ送る風量を下げることができ省エネを図ることができる。
On the other hand, since the
By doing so, it is possible to appropriately control the air volume of the
As a result, the amount of air sent to the
上記実施例では、各グループに吹き込む空気の風速の平均値(0.34m/s)を求め、当該風速の平均値(0.34m/s)を、清浄度を保てる最低限の風速である0.30m/s(仮)になるように、前記給気温度センサ13の設定値を徐々に低下させるよう変化させ、比例制御弁10を開く側に操作しつつ、平均風速が0.30m/sになったところで設定値変化を停止させていたが、式2を用いて各小エリア1〜4に吹き込む空気の風速をあらかじめ0.30m/sに制御することで、前記給気温度センサ13の設定値をあらかじめ低下させておき、結果的に上記大エリア14の風速平均がより早く0.30m/s(仮)になるように前記比例制御弁10を開閉操作することとしてもよい。
K 建物
1 クリーンルーム
2 天井
3 側壁
4 床
5 天井プレナムチャンバ
6 床下チャンバ
7 ファンフィルタユニット(FFU)
8 空気冷却手段
9 配管
10 比例制御弁
11 レタンシャフト
12 室内小エリア温度センサ
13 給気温度センサ
14 大エリア
20 生産装置
31 無線温度センサの親機
33 制御装置
K Building 1
8 Air cooling means 9
Claims (5)
前記クリーンルーム(1)の天井(2)に設けられ清浄空気を前記クリーンルーム(1)に供給し、床下チャンバ(6)から空気をレタンシャフト(11)を介して天井プレナムチャンバ(5)へ還流する搬送力を空気に与えるファンフィルタユニット(7)と、
前記床下チャンバ(6)から排出されレタンシャフト(11)を還流する空気が通過できる位置に設けられ、前記天井プレナムチャンバ(5)に還流される空気を冷却する空気冷却手段(8)と、
前記クリーンルーム(1)内へ吹出される空気の天井プレナムチャンバ(5)を進行する方向を縦方向とし前記クリーンルーム(1)を縦方向に分割した小エリアを設定して、その小エリアごとに室内温度を計測する室内小エリア温度センサ(12)と、
前記空気冷却手段(8)の熱交換量を調整する操作器に対して1対1で対応し空気冷却手段(8)の出口空気温度を計測する給気温度センサ(13)と、
縦方向に区切った各小エリアのうち、それぞれの小エリア内の室内温度を計測する前記室内小エリア温度センサ(12)ごとに計測した計測値に基づいて、該当する小エリアの天井(2)に設けられたファンフィルタユニット(7)のグループの吹き出し風速を制御するとともに、前記給気温度センサ(13)の温度計測値に基づいて、前記空気冷却手段(8)の出口温度を設定値との偏差に応じて制御する制御装置(33)と
を備えたことを特徴とするクリーンルーム空調システム。 A clean room (1) in which a ceiling plenum chamber (5) and a production device (20) into which air from the ceiling plenum chamber (5) flows in are arranged, and an underfloor chamber (1) in which air from the clean room (1) flows in. A clean room air-conditioning system comprising 6) and, in which air discharged from the underfloor chamber (6) is returned to the ceiling plenum chamber (5) via a retan shaft (11).
Clean air provided on the ceiling (2) of the clean room (1) is supplied to the clean room (1), and air is returned from the underfloor chamber (6) to the ceiling plenum chamber (5) via the retan shaft (11). A fan filter unit (7) that gives transport power to the air,
An air cooling means (8) that is provided at a position where air discharged from the underfloor chamber (6) and returned to the retan shaft (11) can pass and cools the air returned to the ceiling plenum chamber (5).
A small area is set in which the direction in which the ceiling plenum chamber (5) of the air blown into the clean room (1) travels is the vertical direction and the clean room (1) is divided in the vertical direction. A small indoor area temperature sensor (12) that measures the temperature,
An air supply temperature sensor (13) that measures the outlet air temperature of the air cooling means (8) in a one-to-one correspondence with the operator that adjusts the heat exchange amount of the air cooling means (8).
Of each small area divided in the vertical direction, the ceiling (2) of the corresponding small area is based on the measured value measured for each of the indoor small area temperature sensors (12) that measure the indoor temperature in each small area. The outlet temperature of the air cooling means (8) is set as a set value based on the temperature measurement value of the air supply temperature sensor (13) while controlling the blown air velocity of the group of the fan filter unit (7) provided in the above. A clean room air-conditioning system including a control device (33) that controls according to the deviation of the temperature.
前記給気温度センサ(13)は計測信号を有線で送信す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空調システム。 The indoor small area temperature sensor (12) can transmit a measured value signal wirelessly, and has a receiving master unit on the ceiling side.
The clean room air conditioning system according to claim 1 or 2, wherein the air supply temperature sensor (13) transmits a measurement signal by wire.
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