JP2022076380A - ファンフィルタユニットの監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】外乱により清浄化対象空間の圧力が変化してもフィルタ目詰まりを誤検出することがないファンフィルタユニットの監視システムを提供する。【解決手段】ファンフィルタユニットの監視システムであって、ファン１１とファンフィルタユニットチャンバ内の圧力を検出する第１の圧力センサ２２とを有し、外部から取り入れた空気を塵埃を濾過するフィルタ１４に通過させて清浄化対象空間２に送り出し、制御部は清浄化対象空間の圧力を検出する第２の圧力センサ２１からの信号に基づいて、ファンを駆動するモータ１３の回転数を制御するとともに、第１の圧力センサからの信号と第２の圧力センサからの信号からフィルタの圧力損失を算出し、定めておいた第１の圧力損失値とに基づいて定めておいた第２の圧力損失値の変更を判定し、判定後の第２の圧力損失値と算出したフィルタの圧力損失とに基づいて目詰まりが生じたとする信号を出力するかを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、ファンフィルタユニットの監視システムに関する。

風速(風量)を自動で制御するファンフィルタユニット(以下ＦＦＵ)のフィルタの目詰まりを検出する方法が特許文献１に記載されている。この特許文献１には「電動モータ１７への供給電力が基準値を超えると、もはや電動モータ１７の制御によってＨＥＰＡフィルター１８の目詰まりを補償することができないので、フィルター交換を促すためのフィルター交換信号をリモコンユニット４０に送信する。」と記載されている（段落番号００３１を参照）。

特開２００３－２７９１１５号公報

特許文献１には、風速を自動で制御するＦＦＵのフィルタ目詰まりを検出する技術が記載されている。しかし、特許文献１では、モータの電流をモニタし、電流が基準値を超えるとフィルタ目詰まりを検出する。そのため、清浄化対象空間の圧力を一定に維持するために風速を自動で制御するＦＦＵの場合、外乱により清浄化対象空間の圧力が変化した時に、圧力を維持するためにモータが増速し、電流値が大きくなりフィルタ目詰まりを誤検出してしまう可能性があった。

本発明の目的は、外乱により清浄化対象空間の圧力が変化してもフィルタ目詰まりを誤検出することがなく、フィルタの目詰まりを検出するファンフィルタユニットの監視システムを提供することにある。

本発明の好ましい一例としては、ファンフィルタユニットと制御部を有するファンフィルタユニットの監視システムであって、
前記ファンフィルタユニットは、
ファンと、ファンフィルタユニットチャンバ内の圧力を検出する第１の圧力センサとを有し、
前記ファンによって外部から取り入れられた空気を、塵埃を濾過するフィルタに通過させて清浄化対象空間に送り出し、
前記制御部は、
前記清浄化対象空間の圧力を検出する第２の圧力センサからの信号に基づいて、前記ファンを駆動するモータの回転数を制御するとともに、
前記第１の圧力センサからの信号と前記第２の圧力センサからの信号から、前記フィルタの圧力損失を算出し、
算出した前記フィルタの圧力損失と定めておいた第１の圧力損失値とに基づいて、定めておいた第２の圧力損失値を変更するかを判定し、
判定した後の前記第２の圧力損失値と算出した前記フィルタの圧力損失とに基づいて、目詰まりが生じたとする信号を出力するかを判定するファンフィルタユニットの監視システムである。

本発明によれば、外乱により清浄化対象空間の圧力が変化してもフィルタ目詰まりを誤検出することがなく、フィルタの目詰まりを検出することができる。

実施例１としてのファンフィルタユニットの監視システムの構成を示す図である。 実施例１の機能ブロックを示す図である。 フィルタ目詰まりに関する計算部の処理フローを示す図である。 実施例１の圧力に関するタイムチャートを示す図。

以下に、実施例を、図面を用いて説明する。

図１は、実施例１としてのファンフィルタユニットの監視システムの構成を示す図である。図１においてファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵという）１は、ファン１１、ファン１１を上側から包囲するＦＦＵチャンバ１２、ファン１１を駆動するためのモータ１３およびファン１１の吹出口に設けたフィルタ１４から構成される。ＦＦＵ１は、ファン１１によって外部から取り入れられた空気を、塵埃を濾過するフィルタに通過させて清浄化対象空間２に送り出す。

清浄化対象空間２としては、クリーンエア装置、半導体製造装置、バイオなどにおける清浄化される空間である。

ＦＦＵチャンバ（ＦＦＵの容器）１２の内部の圧力を検出する第１の圧力センサ２２は、ＦＦＵチャンバ１２内に取り付けられ、ＦＦＵチャンバ１２内の圧力を検出する。

清浄化対象空間２の圧力を検出する第２の圧力センサ２１は、清浄化対象空間２内に取り付けられ、清浄化対象空間２の圧力を検出する。第２の圧力センサ２１は、制御部３に圧力値（Ｐ１）の信号を出力する。制御部３は、圧力値（Ｐ１）の信号と設定した圧力値に基づいて、ファンによる風速を制御するため、モータ１３に対して回転数制御信号を出力する。その回転数制御信号により清浄化対象空間２の圧力が設定した圧力値となるように制御される。また、第１の圧力センサ２２からは制御部３にＦＦＵチャンバ１２内の圧力値（Ｐ２）の信号が出力される。

図２は、本実施例の機能ブロックを示す図である。制御部３のモータ回転数制御部２４は、第２の圧力センサからの圧力値（Ｐ１）の信号と設定した圧力値に基づいて、清浄化対象空間２の圧力が設定した圧力値となるようにモータ１３に回転数制御信号を出力する。

また、制御部３のフィルタ目詰まりに関する計算部２３は、清浄化対象空間圧力センサ２１から入力された清浄化対象空間２の圧力（Ｐ１）と、ＦＦＵチャンバ内圧力センサ２２から入力されたＦＦＵチャンバ１２内の圧力（Ｐ２）の差Ｐ２－Ｐ１が、フィルタ目詰まりとなる設定した圧力損失値（Ｐ３）、つまり第２の圧力損失値（Ｐ３）以上となった時にフィルタ目詰まりを検出したとしてフィルタ目詰まりの信号を出力する。フィルタ目詰まりの信号の出力先としては、上位機器３１、表示部３２、表示灯３３がある。

上位機器３１としては、半導体製造装置を制御するコンピュータ、クリーンルームを監視もしくは制御する制御盤、もしくは清浄化対象空間２を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などがある。

表示部３２としては、タッチパネルなどがある。表示灯３３としてはランプがある。ＦＦＵ１と接続した表示部３２や表示灯３３があれば、上位機器３１の代わりに、フィルタ目詰まりが検出されたことを管理者等に知らせることができる。また、この第２の圧力損失値Ｐ３は、Ｐ２－Ｐ１の変動値ΔＰが、ある程度大きいときには、元のＰ３にΔＰ分だけ加算された値に更新される。

制御部３は、プロセッサと、メモリなどを備える回路などのハードウエアで構成される。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）などがある。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して図２や図３の各処理を実行する。

図３は、図２におけるフィルタ目詰まりに関する計算部２３の処理フローを示す図である。

制御部３は、ＦＦＵチャンバ１２内圧力（Ｐ２）から清浄化対象空間２の圧力（Ｐ１）を差し引いた圧力（Ｐ２－Ｐ１）を算出する（Ｓ３０１）。

制御部３は、差分圧力（Ｐ２－Ｐ１）の変動値ΔＰが、第１の圧力損失値Ｓを超えたか否かを判定する（Ｓ３０２）。Ｓは、予め管理者等が決めるなどして、制御部内の記録部に記録しておく。Ｓの値以下の変動値ΔＰであれば、フィルタ目詰まりの判定に影響を与えない値であるとして、第２の圧力損失値（Ｐ３）を変えなくてもよい。Ｓの値を超えるある程度の大きな変動値ΔＰの場合は、清浄化対象空間の一時的な外乱による圧力変化とみなすことになる。そのため、Ｓの値を更新することで、清浄化対象空間の一時的な外乱による圧力変化を、フィルタの目詰まりとして誤検出することを防ぐ役割をする。

変動値ΔＰが、第１の圧力損失値Ｓを超えたと判定した場合（Ｓ３０２のＹＥＳ）には、制御部３は、第２の圧力損失値（Ｐ３）にΔＰを加えて、新たな（更新された）第２の圧力損失値（Ｐ３）とする（Ｓ３０３）。

Ｓ３０３の後、制御部３は、差分圧力（Ｐ２－Ｐ１）が、更新された第２の圧力損失値（Ｐ３）を超えたかどうかを判定する（Ｓ３０５）。

差分圧力（Ｐ２－Ｐ１）が、第２の圧力損失値（Ｐ３）を超えたと判定した場合（Ｓ３０５のＹＥＳ）には、制御部３は、フィルタ目詰まり信号を出力する（Ｓ３０６）。

Ｓ３０２で、ΔＰが、第１の圧力損失値Ｓを超えない場合（Ｓ３０２のＮＯ）には、制御部３は、第２の圧力損失値（Ｐ３）を変更（更新）しないとことにする（Ｓ３０４）。

Ｓ３０５で、制御部３は、差分圧力（Ｐ２－Ｐ１）が、更新された第２の圧力損失値（Ｐ３）を超えないと判定した場合（Ｓ３０５のＮＯ）には、待機する（Ｓ３０７）。制御部３は、待機後に、Ｓ３０１に戻る。

図４は、本実施例の圧力に関するタイムチャートを示す図である。図の上から第１段目は、第２の圧力損失値Ｐ３の時間推移の例を示す。第２段目は、フィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１の時間推移の例を示す。第３段目は、ＦＦＵチャンバ１２内圧力値Ｐ２の時間推移の例を示す。第４段目は、清浄化対象空間圧力値Ｐ１の時間推移の例を示す。

フィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１は、図４では、時間の早い段階で、台形で示された変動値ΔＰが２つ生じている。早い方の変動値ΔＰ１は、第１の圧力損失値Ｓよりピーク値が小さいため、第２の圧力損失値Ｐ３は変更されていない。一方、後の方の変動値ΔＰ２は、第１の圧力損失値Ｓよりピーク値が大きいため、第２の圧力損失値Ｐ３に変動値ΔＰ２が加わった更新された第２の圧力損失値Ｐ３には変更される。つまり、フィルタ目詰まりの判定に使う第２の圧力損失値（Ｐ３）は、フィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１の変動値ΔＰが小さい時は変化しないが、フィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１の変動値ΔＰが大きい時は、第２の圧力損失値Ｐ３は、元の第２の圧力損失値Ｐ３にΔＰが加算された値に更新される。

ＦＦＵチャンバ１２内圧力値Ｐ２およびフィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１は、ある程度時間が経過した後（右側）は、定常値から傾斜が緩い増加傾向がみられる。時間が経過することで、フィルタの目詰まりが発生し、フィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１が増加することを示している。フィルタ圧力損失Ｐ２－Ｐ１が、所定時間において第２の圧力損失値Ｐ３の値を超えた場合に、フィルタ目詰まりを検出したとしてフィルタ目詰まりの信号を出力することになる。

ＦＦＵ１に用いるフィルタ１４としては、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタが代表例である。また、ファン用モータとしては、ＤＣブラシレスモータまたはＡＣモータが使用される。モータ回転数制御部２４は、目標となる圧力値を保つためＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）が使用される。

図１で示した実施例１においては、清浄化対象空間２に対して、ＦＦＵ１は１台の例を示したが、実施例２ではＦＦＵ１を複数台としている（図は省略）。本実施例では、制御部３は、複数台のそれぞれのＦＦＵ１からＦＦＵチャンバ内の圧力値を入力し、ＦＦＵ１に応じてモータ回転数制御信号を出力する。清浄化対象空間２が共通するので、本実施例では、清浄化対象空間２内の圧力を検出する圧力センサは、１つでよい。

制御部３は、ＰＬＣで構成してもよいし、制御部３をＰＩＤ制御機器とＰＬＣとの組み合わせで構成してよいし、制御部３をＰＬＣとインバータとの組み合わせで構成してもよい。

図１で、上位機器３１を表示部３２や表示灯３３で構成してもよい。もしくは、上位機器３１は、表示部３２および表示灯３３を備える構成としてもよい。

なお、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１・・・・ＦＦＵ
２・・・・清浄化対象空間
３・・・・制御部
１１・・・ファン
１２・・・ＦＦＵチャンバ
１３・・・モータ
１４・・・フィルタ
２１・・・清浄化対象空間圧力センサ
２２・・・ＦＦＵチャンバ内圧力センサ
３１・・・上位機器
３２・・・表示部
３３・・・表示灯

Claims (8)

1. ファンフィルタユニットと制御部を有するファンフィルタユニットの監視システムであって、
   前記ファンフィルタユニットは、
   ファンと、ファンフィルタユニットチャンバ内の圧力を検出する第１の圧力センサとを有し、
   前記ファンによって外部から取り入れられた空気を、塵埃を濾過するフィルタに通過させて清浄化対象空間に送り出し、
   前記制御部は、
   前記清浄化対象空間の圧力を検出する第２の圧力センサからの信号に基づいて、前記ファンを駆動するモータの回転数を制御するとともに、
   前記第１の圧力センサからの信号と前記第２の圧力センサからの信号から、前記フィルタの圧力損失を算出し、
   算出した前記フィルタの圧力損失と定めておいた第１の圧力損失値とに基づいて、定めておいた第２の圧力損失値を変更するかを判定し、
   判定した後の前記第２の圧力損失値と算出した前記フィルタの圧力損失とに基づいて、目詰まりが生じたとする信号を出力するかを判定するファンフィルタユニットの監視システム。
2. 請求項１に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記制御部は、
   算出した前記フィルタの圧力損失値が前記第１の圧力損失値を超えた場合には、前記第１の圧力センサからの信号と前記第２の圧力センサからの信号の差分の変動値を、前記第２の圧力損失値に加えて新たな前記第２の圧力損失値に変更するファンフィルタユニットの監視システム。
3. 請求項１に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記制御部は、
   算出した前記フィルタの圧力損失値が前記第１の圧力損失値未満である場合には、前記第２の圧力損失値を変更しないファンフィルタユニットの監視システム。
4. 請求項１に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記制御部は、
   前記清浄化対象空間の圧力が、定めておいた圧力となるように、前記ファンを駆動するモータの回転数を制御するファンフィルタユニットの監視システム。
5. 請求項４に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記制御部は、
   定めておいた前記圧力となるように、ＰＩＤ制御をするファンフィルタユニットの監視システム。
6. 請求項１に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記制御部は、
   目詰まりが生じたとする信号を、上位機器、表示部、もしくは表示灯に出力するファンフィルタユニットの監視システム。
7. 請求項１に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記ファンフィルタユニットは複数からなっており、
   前記制御部は、
   複数の前記ファンフィルタユニットそれぞれの前記第１の圧力センサからの信号を受け取り、前記ファンフィルタユニットそれぞれの目詰まりが生じたとする信号を出力するかを判定するファンフィルタユニットの監視システム。
8. 請求項１に記載のファンフィルタユニットの監視システムにおいて、
   前記制御部は、
   ＰＬＣとインバータとを有し、
   前記モータは、
   ＤＣブラシレスモータもしくはＡＣモータであり、
   前記フィルタは、ＨＥＰＡフィルタであるファンフィルタユニットの監視システム。

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