JP4038352B2

JP4038352B2 - クリーンルーム

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Publication number: JP4038352B2
Application number: JP2001253771A
Authority: JP
Inventors: 誠横山; 恵一小野; 史之田村
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: CN1982800A; TW580553B; JP2003065577A; CN100504224C; CN1651831A; US20030045226A1; CN1975277A; US20030040269A1; CN1401949A; US6755734B2; US6607435B2; CN1265155C; CN1982800B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、液晶等の電子デバイスを製造するクリーンルームに関し、特にクリーンルーム天井部に設置するファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵと呼ぶ）の運転制御するＦＦＵの制御システム及びそれを備えたクリーンルームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にクリーンルームの清浄度は、クリーンルーム内の製造工程によりクラス１、１０、１００、１,０００程度に区別され、この清浄度はＦＦＵの吹き出し風速によるクリーンルーム内気流循環回数やＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等のフィルタグレードにより区別される。また近年ではボロンガスが発生しないＰＴＦＥフィルタやガラス繊維フィルタから発生するボロン発生量を低減した低ボロンフィルタ等を製造工程ごとに使い分けている。
【０００３】
前記クリーンルーム内でクラス１、１０程度の高清浄度を得るためには、クリーンルーム内気流循環回数だけではなくクリーンルーム内の気流方向も重要な要素である。
【０００４】
従来のＦＦＵは、図１６に示すようにモータ４によりファン３を回転し、吸込み口７から空気を吸込み、ＦＦＵ１下部のフィルタ２で空気をろ過することにより清浄空気９を吹き出す構造である。そしてクリーンルーム内の清浄度は清浄空気９の吹き出し風速、方向を調整することにより維持している。
【０００５】
またクレーンルームへのＦＦＵの吹き出し風速を調整する手段として、特開平１１−２１８３５３号公報（従来技術１）に開示されているように各々のＦＦＵのフィルタ上流側とフィルタ下流側に差圧センサを設け、フィルタ２の静圧を検出しフィルタの静圧−風量の特性からＦＦＵ吹き出し風速を算出し、インバータなどのモータ回転数制御手段により吹き出し風速を制御していた。
【０００６】
また特開平９−９６４３１号公報（従来技術２）にはクリーンルーム内のダウンフローの乱れを防止するため、クリーンルーム内の床部に風量調整板を備え、床部の通気孔を通る風量を計測し、一定の風量が得られるように制御することが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来技術１では、各ＦＦＵ単体に差圧センサを設けてＦＦＵの吹き出し風速を調整しているが、クリーンルームの天井部に設けたＦＦＵの位置情報や天井チャンバ内の圧力情報よりクリーンルーム内の気流の方向を制御することは考慮されていない。
【０００８】
また、従来技術２においては、クリーンルーム床部の通気孔の風量を計測して床部の風量を一定にすることが記載されているが、クリーンルーム内の風速を計測してクリーンルーム内の風量を制御することは考慮されていない。
【０００９】
このように、上記いずれの従来技術においてもクリーンルーム内の清浄度を向上させることは不十分であった。
【００１０】
本発明の目的は、クリーンルーム内の清浄度を向上させるため、クリーンルームの天井部に設置したＦＦＵの吹き出し気流の方向及び風量を制御できるようにしたＦＦＵ制御システムを提供することにある。
【００１１】
また本発明の他の目的は、クリーンルーム内の風速分布を改善するため、天井チャンバ内の圧力を均一化し、さらにＦＦＵの回転数制御を容易にした制御システムを備えたクリーンルームを提供することにある。
【００１２】
さらに本発明の他の目的は、クリーンルーム内の気流の方向を制御するため、クリーンルーム内のグレーチング床の下部にダンパ調整機構を設けたクリーンルームを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、クリーンルーム天井部に配置したファンフィルタユニットと該ファンフィルタユニットを制御する制御装置とを有したファンフィルタユニット制御システムと、前記クリーンルーム内に配置した風速計と、前記クリーンルーム床下に配置したファンと、開口率を調整可能なクリーンルームのグレーチング床より構成されるクリーンルームであって、前記ファンフィルタユニット制御システムは、各差圧計に割り当てられた前記ファンフィルタ位置情報と前記クリーンルームの天井チャンバ内に配置した差圧計の圧力情報を、ＦＦＵ風量−静圧特性図より風量−静圧曲線と、座標原点から現在の機外静圧値を結んだ機外静圧特性線との交点より現状の風量を算出し、また前記算出風量値が設定風量値に到達しなければ、前記設定風量値における前記ＦＦＵ風量−静圧特性図中の交点を実現する風量−特性曲線をなるようにファンモータ回転数を算出して回転数を制御し、前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数制御後の計算風量を制御画面に表示可能とすることができるファンフィルタユニット制御システムを搭載し、前記風速計の風速情報よりクリーンルーム内気流を判断し、該クリーンルーム内気流がリターンエリア側を向いていると、反リターンエリア側の床下ファンの回転数をアップし、該クリーンルーム内気流が反リターンエリア側を向いていると、リターンエリア側の床下ファンの回転数をアップし、さらに、前記クリーンルーム内気流がリターンエリア側を向いていると、グレーチング床の開口率を反リターンエリア側を大きく、リターンエリア側を小さくし、前記クリーンルーム内気流が反リターンエリア側を向いていると、グレーチング床の開口率をリターンエリア側を大きく、反リターンエリア側を小さく制御ことを特徴とする。
【００１４】
上記クリーンルームであって、前記クリーンルームの床下にダンパを設置し、前記風速計の情報により該床下ダンパの開口率を制御可能としたことを特徴とする。
【００１５】
上記クリーンルームであって、前記クリーンルームの出入口にエアシャワー室を設け、該エアシャワー室への入室を管理する制御装置とを設置し、前記クリーンルームの在室人数より前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数を制御することを特徴とする。
【００１６】
上記クリーンルームであって、前記クリーンルーム内に在室人数を感知する赤外線センサを配置し、該赤外線センサによる在室人数情報により前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数を制御することを特徴とする。
【００１７】
上記クリーンルームであって、前記ファンフィルタユニット制御システムの前記ファンフィルタユニットを複数グループ分けし、前記クリーンルーム内のグループ分けしたエリア内に配置した塵埃濃度計の情報によりファンモータ回転数を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、クリーンルーム天井部に配置したＦＦＵと、該ＦＦＵを制御する制御装置と、前記クリーンルーム内に設けた風速計と、開口率を調整可能なクリーンルームのグレーチング床より構成されるクリーンルームであって、前記風速計の情報により前記グレーチング床の開口率を制御する。
【００１９】
また、クリーンルーム天井部に配置したＦＦＵと、該ＦＦＵを制御する制御装置と、前記ＦＦＵに配置された差圧計とを具備したクリーンルームにおいて、前記ＦＦＵに設けた差圧計の情報により該ＦＦＵの寿命を演算し、画面に表示する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
<第１実施の形態>（天井差圧計）
図１は、本発明の第１実施の形態を示すＦＦＵ制御システムを備えたクリーンルームである。
【００２１】
図１において、クリーンルーム天井面には天井アルミフレーム１７が格子状に敷き詰められており、天井アルミフレーム１７上にはＦＦＵ１が設置されている。ＦＦＵ１は天井チャンバ１９の空気を吸込み、清浄化した空気をクリーンルーム内に吹き出す。清浄化した空気はクリーンルーム内気流１８となり、クリーンルーム床面のグレーチング床２０を通りグレーチング床下を経由して、リターンエリア３９から天井チャンバ１９に戻る。このようにクリーンルームでは清浄空気を循環させてクリーンルーム内を清浄化している。
本発明では、天井チャンバ１９内に天井チャンバ内差圧計２７を数カ所に配置している。
【００２２】
この差圧計の配置について次に述べる。
【００２３】
図２は、本発明のＦＦＵ制御システムの表示画面を示す。表示画面には、クリーンルームのレイアウトすなわちＦＦＵや差圧計などの設置位置やＦＦＵの情報等を表示する。レイアウト画面３６にクリーンルームのレイアウトを示し、レイアウト画面３６の上部にはリターンエリア３９を表示している。またレイアウト画面３６上に天井チャンバ内差圧計２７の位置を黒丸で示しているが、列に配置している。列で配置する理由は後で述べる。
【００２４】
また天井チャンバ内差圧計２７の位置情報をＦＦＵ制御システムに定義しておけば画面に表示する必要はない。レイアウト画面３６の左上部には拡大機能を有し、拡大表示できるようにしている。レイアウト画面上の格子は天井アルミフレーム１７を示し、１つの格子が１個のＦＦＵ１を表しており、天井アルミフレーム１７上の×印は天井アルミフレーム１７上にＦＦＵ１が取り付いていない個所を示している。
【００２５】
ＦＦＵ情報表示画面３７には、ＦＦＵ１の据付位置座標、定義付けエリア名称、定義付けグループ名称、ＦＦＵ管理番号、運転モード、運転速度を表示し、ＦＦＵ個別に情報が分かるようになっている。ＦＦＵ１の制御にはＦＦＵ１の位置座標の管理がフロアレイアウトに対応する上で重要である。ＦＦＵ１の制御では数台纏めて同じ動作をすることが多いため、ＦＦＵをエリア、グループに定義付けしている。ＦＦＵ数台を１グループとして定義、数グループを１エリアとして定義することを可能にしている。これにより半導体、液晶などの電子デバイス製造において、いろいろな製造工程の職場ごとにエリア分けし、その中で製造装置上ごとにグループ分けしＦＦＵの風速制御して最適な分布を持たせることができる。
【００２６】
次に本発明のＦＦＵについて説明する。
【００２７】
図３は、本発明のＦＦＵ構造図を示す。ＦＦＵ１の本体上部に吸い込み口７を持ち、本体内のモータ４によりファン３を回転させ空気を吸い込み、フィルタ２で空気をろ過し、清浄空気９として吹き出す。本発明は、モータ４の回転数制御にＤＣＢＬモータやインバータを設け、ＦＦＵ１上部にモータコントローラ５を搭載し、外部から通信子局６によりコントローラ５を制御することができる。
【００２８】
このように本発明では、図１及び図２に示すように天井チャンバ内差圧計２７を配置し、その情報をＦＦＵ制御システムに取り込むことによりＦＦＵ１を制御している。また図１に示すようにクリーンルームの片側にリターンエリア３９を配置している場合、クリーンルーム内気流１８は、ＦＦＵ１から吹き出された後、リターンエリア３９に吸込まれるためクリーンルーム内の気流が垂直に流れない斜流という現象が生じる。
【００２９】
この斜流を避けるため、一般的にグレーチング床下寸法を大きく取るが、近年の製造装置の大型化により清浄空間を大きくする必要があり床下寸法を大きく取れない状況になってきている。
【００３０】
リターンエリア３９を通った気流は天井チャンバ１９に戻り順次リターンエリア３９側のＦＦＵ１に吸込まれる。また天井チャンバ１９の高さが大きく取れる場合、天井チャンバ１９内を流れる気流は遅くなるが、天井チャンバ１９の高さが低い場合、天井チャンバ１９内の気流が速くなるため流路抵抗による機外静圧が増加する。更に天井チャンバ１９内を気流が流れる長さがリターンエリア３９側と天井チャンバ１９の奥とでは異なるため天井チャンバ１９内に機外静圧に分布が生じる。第１実施の形態では、この機外静圧分布に対応すべく、列ごとに天井チャンバ内差圧計２７を配置している。
【００３１】
次に本発明のＦＦＵの制御システムについて説明する。
【００３２】
図４は図１のＦＦＵの制御システムのブロック図を示す。図４においてＦＦＵには電源回路５９、モータ６４、モータ６４を駆動するドライバ回路６１、モータ６４の回転数を外部からコントロールするための通信回路６０、ＦＦＵ１に吸い込まれる空気の圧力と吹き出し時の空気の圧力を計測する差圧計６２、空気をクリーンルーム内に吹き出す時の風速を計測する風速計６３により構成する。ＦＦＵは同じ構成のものが複数配置される。
これらＦＦＵを監視する監視室５０を有し、監視室５０は制御プログラムを有するパーソナルコンピュータ５１と、パーソナルコンピュータ５１から制御指令を受け、ＦＦＵ等を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と、ＰＬＣの情報を制御命令に変換する変換器と、ＦＦＵ等の制御状況を表示する表示画面５３より構成する。
【００３３】
またクリーンルーム６５においては、クリーンルームの天井チャンバ内に配置した差圧計センサ６６、クリーンルーム内３次元の風速を計測するクリーンルーム内３次元風速計６７、クリーンルーム内塵埃濃度計６８、作業者を検知する赤外線センサ６９、製造装置の稼動を検知する製造装置稼動センサ７０、クリーンルームのグレーチング床の開口率を稼動するグレーチング床開口率稼動回路７２、クリーンルームの床下ダンパを稼動する床下ダンパ稼動回路７３、床下に設けたファンを稼動する床下ファン稼動回路７４、天井チャンバ内に設けたファンを稼動する天井チャンバ内ファン稼動回路７５との情報をやり取りし、監視室のコンピュータ５１は制御する。
また、図４において、ＦＦＵの通信回路の電源回路はＦＦＵの電源回路より電源を供給するようにしているが、それは監視室のパーソナルコンピュータ、ＰＬＣの電源がダウンしてもＦＦＵ側の電源を供給できれば、ＦＦＵは動作し続けるようにしたためである。そしてその動作はＦＦＵに搭載する通信回路が次の指令値が来るまで前の指令値を記憶することにより可能となる。
【００３４】
次に図４のＦＦＵの制御ブロック図を具体的に示したのが図５のＦＦＵ制御システムのシステム構成図の具体例である。
【００３５】
図５において、監視室パーソナルコンピュータ１０からの信号はＨＵＢ１２，Ｅｔｈｅｒｎｅｔを経由して制御盤１４のＨＵＢ１２からＰＬＣ１３に入力される。ＰＬＣ１３の信号はインターフェースユニット１５から各インターフェースユニット１５に接続されるＦＦＵ１の通信子局６に伝えられる。監視室パーソナルコンピュータ１０とＰＬＣ１３への電源は停電時を考慮し、ＵＰＳ１１から電源を供給しているが一般の電源からでもよい。
【００３６】
また本発明では、クリーンルームの天井チャンバ内差圧計情報を変換器を通してＰＬＣ１３に入力している。この情報は監視室パーソナルコンピュータ１０に取り込むことも可能であるが、装置の信頼性を考慮し、本実施の形態ではＰＬＣ１３に取りこんでいる。
次にＦＦＵの特性について述べる。
【００３７】
図６は、本発明のＦＦＵの風量−静圧特性図を示す。ＤＣＢＬモータによるファン性能曲線は、図６のように回転数ごとに決まった風量、静圧を得ることができ、各回転数の特性が既知で無くても、ファン性能の特性は風量は回転数比に比例、静圧は回転数比の二乗に比例することから、各回転数での性能が精度良く推定できる。従って必要風量を得るには、機外静圧条件が分かっていれば、風量−静圧特性から必要な回転数指令値を得ることができる。図１のクリーンルームのようにリターンエリア３９がクリーンルームの片方の場合、リターンエリア３９側の機外静圧は小さくリターンエリアとは反対のクリーンルーム奥側での機外静圧は大きくなる。この機外静圧情報は天井チャンバ１９内に配置した天井チャンバ内差圧計１７からＦＦＵ制御システムに取り込む。このシステムのＦＦＵ情報には位置情報も定義しているので各天井チャンバ内差圧計２７の受け持つＦＦＵ位置座標を定義することによりどの位置のＦＦＵの機外静圧は、現在いくらであるかを把握することができる。この天井チャンバ内差圧計２７の設置台数を増やし、個々の天井チャンバ内差圧計２７の受け持つＦＦＵ台数を減らすほど、より精度の高い制御が可能となる。この機外静圧情報によりどのＦＦＵのＤＣＢＬモータは何回転で運転すれば必要風量が得られるかが分かる。このＤＣＢＬモータの運転回転数をＦＦＵに指令し、風量を制御する。たとえば機外静圧情報が70Paであった場合、20m³/minの風量を得るには、ＤＣＢＬモータを1000min^-1で回転すれば良いことが分かる。また初回据付後天井チャンバ内の圧力分布が既知であり、制御システム内に判定条件として取りこんでいる場合、初期値の機外静圧より高い情報の機外静圧となったとき、異常と判定し出力することができる。
休日の在室人数が少ない場合や製造装置の稼動していないエリアはＦＦＵの風量を落としても清浄度が維持できる場合があり、このＦＦＵの運転風量を落とすことにより省エネが得られる。ＦＦＵの運転風量が低下し天井チャンバ１９内を通る風量が低下すると、流路抵抗が低下することにより機外静圧も低下し、機外静圧が低下しても天井チャンバ内差圧計２７と省エネ時の必要風量により風量−静圧特性からモータの運転回転数を割り出し、ＦＦＵ１に回転数指令を与えることもできる。
【００３８】
図７は、本発明のインバータ制御方式ＦＦＵの風量−静圧特性図である。インバータ制御の場合、三相誘導電動機の電源周波数を制御するため、その特性はある電源周波数でのモータトルク、回転数と風量×静圧の仕事量がバランスした点で運転する。そのため本発明のＦＦＵ制御システムからファン性能制御のためインバータ電源周波数の指令を出す場合、各電源周波数での風量−静圧特性が既知である必要がある。また各電源周波数での風量−静圧特性が既知でない場合、ＦＦＵ１が搭載する天井アルミフレーム１７に風速計２６を取り付け、この風速情報をＦＦＵ制御システムに取り込み制御する方法がある。そのときの制御ブロック図を図４に示す。各ＦＦＵの風速計の風速情報は各ＦＦＵの通信回路を経由し、ＰＬＣ、パーソナルコンピュータに伝達される。この風量計情報により各ＦＦＵのインバータ電源周波数にフィードバックを掛け、運転風量を制御する。
【００３９】
以上により、天井内の機外静圧分布に対応してＦＦＵ性能を自動制御できるので、クリーンルーム据付時の気流調整期間を短縮することができる。
<第２実施の形態>（風量表示）
図８は第２実施の形態を示すＦＦＵ情報表示画面である。ＦＦＵ制御システムがＦＦＵに出す指令は、回転数指令や電源周波数指令であるが、ＦＦＵの機外静圧条件により同じ指令値であってもその運転風量は異なる。クリーンルーム設備管理者は回転数指令値ではなく運転風量を管理することが必要である。本システムは、どのＦＦＵは機外静圧が幾らの状態でファンは何回転で回っているから風量は幾らであるかが個々に分かる。従って、ＦＦＵ情報表示画面３７の速度設定の欄は、風量で表示することができる。同一風量で表示してあっても、制御システム内ではＦＦＵ据付位置の機外静圧の違いにより異なった回転数指令値で運転している。
【００４０】
以上により、回転数指令値と機外静圧情報によりＦＦＵの処理風量を計算し表示しているので、清浄度計算の目安となる処理風量調整が的確となり、クリーンルームの適切な運営が可能となる。
<第３実施の形態>（天井ファン）
図９は本発明の第３実施の形態を示すＦＦＵ構造図である。天井チャンバ１９内の機外静圧はＦＦＵ１の吸い込み風量に引っ張られ奥に行くほど大きくなる。この現象はＦＦＵ１上の天井チャンバ内の高さが低くなればなるほど顕著に現れる。そして機外静圧が大きくなった場合、ＦＦＵ１用ファンモータの回転数を上げるとファンの仕事量が増え、高機外静圧時でも必要風量を得ることができるが、回転数が大きくなると騒音も増大する欠点がある。第３実施の形態では、図９に示すように天井チャンバ内にファン２２を配置し、クリーンルーム天井奥側への静圧を補助している。図９の中のグラフに示すようにクリーンルーム奥側にいくに従って天井チャンバ内の機外静圧は上昇するが、天井チャンバ内ファン２２の静圧補助により一旦機外静圧が減少し、再び奥に行くに従って機外静圧が大きくなる。この天井チャンバ内ファン２２により天井チャンバ内の静圧をクリーンルーム全体に均一に保つことができる。
【００４１】
また、図４の制御ブロック図に示すように、天井チャンバ内ファン２２の稼動を制御システムからコントロールすることにより天井チャンバ内差圧計情報によりフィードバックの掛かったより精度の高い制御が可能となる。
<第４実施の形態>（３次元風速計と床下ファン）
図１０に第４実施の形態を示すクリーンルーム床下構成図を示す。図１０に示すようにクリーンルームグレーチング床下を数カ所の空間に仕切り、その仕切り部４１に床下設置ファン２３を設ける。仕切り部４１により仕切られた各床下は、床下設置ファン２３の性能により、それぞれ異なった陰圧となる。床下に仕切り２３が無い場合、クリーンルーム内気流は、グレーチング床下のリターンエリア３９側の陰圧に引っ張られ、グレーチング床に吸込まれる。クリーンルームでは、気流が垂直にグレーチング床に吸込まれるよう床下深さ寸法を大きく取り、グレーイング床下の陰圧分布を少なくしている。グレーチング床下寸法が深く取れない場合、床下の陰圧は床下を流れる流路抵抗によりリターンエリア側３９で大きく、クリーンルーム奥側で小さくなる。従って、クリーンルーム内気流１８が全体にリターンエリア側に寄った斜流となる。本発明では、このグレーチング床下の陰圧分布を無くすため床下を数カ所に分け床下設置ファン２３の能力により陰圧分布を少なくしている。
【００４２】
図１に第４実施の形態を示すクリーンルームの３次元風速計設置例を示す。また図４に３次元風速計情報による床下稼動ファンを制御する場合の制御ブロック図を示す。３次元風速計２５をクリーンルーム内に設置することにより、クリーンルーム内気流がどちらを向いているかが分かる。この３次元風速計情報により本発明では床下設置ファン２３を制御するものである。たとえば３次元風速計情報が、クリーンルーム内気流１８がリターンエリア３９側を向いていると、制御システムに情報を送った場合、制御システムは反リターンエリア側の床下設置ファン２３のファン能力をアップし、反リターンエリア側のグレーチング床下の陰圧を強くする。これによってリターンエリア側を向いていた気流は反リターンエリア側の陰圧に引っ張られる。床下設置ファン２３を複数台設置した場合、クリーンルーム内の３次元風速計２５の情報により更にきめこまかい制御が可能となる。図５に３次元風速計、床下設置ファンを用いた場合のＦＦＵ制御システム構成図を示す。３次元風速計の情報を、変換器を通してＰＬＣ１３に取り込み、取り込んだ情報により気流がどの方向を向いているかを判断しその方向を修正すべく床下設置ファン２３に指令値を出す。床下設置ファンのファン性能を調整する手段はインバータなどを用いる。
【００４３】
以上により、床下設置ファンによるクリーンルーム内気流の斜流制御が可能となる。
<第５実施の形態>（３次元風速計と床下ダンパ）
図１１に第５実施の形態を示すクリーンルーム床下構成図を示す。第４実施の形態と同様に図１に示すようにクリーンルーム内に３次元風速計２５を設け、クリーンルーム内気流１８の流入角度を計測している。床下は図１１に示すように数カ所の空間で仕切り、その仕切り内には床下設置ダンパ２４を配置している。床下の空間を数カ所に仕切ることにより第４実施の形態と同様に各空間の陰圧を個別に調整することが可能をなる。床下の気流はリターンエリア３９の陰圧に引っ張られている。この陰圧をリターンエリア側、反リターンエリア側で分布を調整できるように、床下の仕切られた空間にダンパを設けている。たとえばクリーンルーム内気流１８がリターンエリア側を向いていた場合、床下の仕切られた奥側の空間のダンパ２３を開くことによりクリーンルーム奥側の床下の陰圧が強くなり、クリーンルーム内気流１８はその陰圧に引っ張られクリーンルーム奥側のグレーチング床に流れる。床下の仕切られた空間を増やすことによりクリーンルーム内の３次元風速計２５と床下設置ダンパ２４によりより精度の高い制御が可能となる。第５実施の形態の制御ブロック図を図４に示す。クリーンルーム内３次元風速計情報によりクリーンルーム内の風向を判断し、風向を向けるべき方向の床下の仕切られた空間の床下設置ダンパを開く。この制御によりクリーンルーム内気流１８を垂直に制御することが可能となる。
以上により、床下設置ダンパによるクリーンルーム内気流の斜流制御が可能となる。
<第６実施の形態>（３次元風速計とグレーチング開口）
図１２に第６実施の形態を示すクリーンルームグレーチング床構造図を示す。図１２では、グレーチング床高効率を反リターンエリア側から６０％、４０％、２０％に制御した状態を示している。グレーチング床の開口率を変更することにより、開口率の大きいところは気流が通りやすく、開口率の小さいところは気流が通りにくくなる。従ってクリーンルーム内気流１８がリターンエリア側を向いていた場合、リターンエリア側の開口率を小さく、反リターンエリア側のグレーチング開口率を大きくすることによりクリーンルーム内気流１８は反リターンエリア側を向く。このようにクリーンルーム内気流１８の斜流制御は、グレーチング床の開口率を制御することにより可能である。グレーチングの開口率を調整する手段としては、従来技術２に示すようにグレーチング開口稼動部４０を操作することにより可能であるが、第６実施の形態では、図１に示す３次元風速計２５の情報によりＦＦＵ制御システムで、グレーチング床全体の開口率を個別に制御するものである。その制御ブロック図を図４に示す。クリーンルーム内３次元風速計情報によりクリーンルーム内気流１８の気流方向を判断する。クリーンルーム内気流がリターンエリア側を向いていた場合、グレーチング床の開口率は反リターンエリア側を大きく、リターンエリア側を小さくする。このことによりクリーンルーム内気流１８が垂直に流れるが、反対側に斜流となった場合反リターンエリア側の開口率を小さくしてフィードバックを掛けてやれば良い。グレーチング床寸法は一般に一つで６００ｍｍ×６００ｍｍサイズであるので、第６実施の形態のように、クリーンルーム内気流１８を３次元風速計２５で測定しながら、グレーチング床の開口率を個々に制御するので、よりキメこまやかな制御が可能となる。
【００４４】
以上により、３次元風速計と開口率稼動式グレーチングによるクリーンルーム内気流斜流制御が可能となる。
<第７実施の形態>（差圧計とフィルタ寿命）
図１３に第７実施の形態であるＦＦＵ構造図とフィルタ特性を示す。ＦＦＵ１の加圧チャンバにＦＦＵ差圧計２８を取り付ける。ＦＦＵ吸込み口７から吸込まれた空気はＦＦＵ内で加圧され、フィルタ２を通り清浄空気として吹きだされる。フィルタの特性は図１３に示すように使い始めの初期は圧力損失が低いが、使用し塵埃を保持してくると圧力損失は高くなる。この高くなった圧力損失によりフィルタの寿命を判定することが可能である。第７実施の形態では、その圧力情報を利用してフィルタ寿命を表示している。その制御ブロック図を図４に示す。ＦＦＵ１の差圧計は各ＦＦＵに搭載するため、その差圧情報は各ＦＦＵの通信回路に伝えられる。各ＦＦＵの通信回路は個別の番地を持つため、各ＦＦＵの差圧計情報は個別に制御システムに伝達される。従って、制御システムに終期差圧の判定圧力情報を定義することにより、各ＦＦＵのフィルタ寿命を判定することが可能となる。また図５に第７実施の形態のシステム構成図を示す。図５に示すように差圧計２８の情報は各ＦＦＵの通信子局６に伝わりＦＦＵ個別の差圧計情報として制御システムに伝達される。このようにＦＦＵ個別に情報があるため製造工程別に使用するフィルタが異なり、初期圧損、終期圧損が異なっても、ＦＦＵ個別情報と個別の終期圧損情報で、フィルタの寿命を判定することが可能となる。
【００４５】
以上により、的確なフィルタ寿命が分かるクリーンルームシステムが可能となる。
<第８実施の形態>（エアシャワー入室管理）
図１４に第８実施の形態を示すクリーンルームレイアウト図を示す。図１４では説明上、ファンフィルタユニット制御モニタ画面にクリーンルームシステムを重ねている。クリーンルームで作業する人３４は、クリーンルーム入室時エアシャワー３１を通り体に付着した塵埃を落としている。これはクリーンルームの清浄度を維持するために塵埃を持ちこまないためである。クリーンルーム内の発塵源は稼動している製造装置３５もあるが、人からの発塵が最も注意する発塵である。したがってクリーンルーム内の在室人員が多いと発塵も多くなる。このことに着目し、第８実施の形態では、クリーンルーム内在室人数に応じてＦＦＵ１の吹き出し気流を調整するものである。図５に第８実施の形態をしめす制御ブロック図を示す。エアシャワーに入室カードを取り付け、クリーンルーム内入室者は必ずエアシャワーに入室カード差込み、クリーンルーム内に入室することにより、何時、誰がクリーンルーム内に入ったかが管理できる。また退室事も入室（退室）カードを利用することにより、現在クリーンルーム内に何人いるかが制御システム側で把握できる。在室人数が分かると、在室人数からクリーンルーム内の発塵量を推定し、ファンフィルタユニットの処理風量を大きくする指令を制御システムから出すことが可能となる。同様にクリーンルーム内在室人数が減った場合、ファンフィルタユニットの処理風速を必要最小限まで下げ、省エネを図ることが可能となる。
【００４６】
以上により、クリーンルーム内の在室人数（発塵量）に合わせたＦＦＵ処理風量の制御が可能となり、必要以上に風速を上げないことによるクリーンルームの省エネ運転が可能となる。
<第９実施の形態>（赤外線センサ）
図１４に第９実施の形態を示すクリーンルームレイアウト図を示す。クリーンルーム内に赤外線センサ３３を配置し、赤外線情報を監視している。図５は第９実施の形態をしめす制御ブロック図を示す。赤外線センサ３３の情報はＰＬＣを介しパーソナルコンピュータに伝えられている。赤外線センサ情報によりクリーンルーム内の温度が高い部分の情報が分かるが、製造装置に発熱源が有った場合、その位置は変化しない。人間の熱源情報は移動するので、この赤外線センサ情報を利用することによりクリーンルーム内に現在何人入っているかが、制御システム側で把握できる。第８実施形態同様、この在室人数によりＦＦＵの風速を制御することが可能となる。
【００４７】
以上により、クリーンルーム内の在室人数（発塵量）に合わせたＦＦＵ処理風量の制御が可能となり、必要以上に風速を上げないことによるクリーンルームの省エネ運転が可能となる。
<第１０実施の形態>（塵埃濃度計）
図１４に第１０実施の形態を示すクリーンルームレイアウト図を示す。クリーンルーム内の要所に塵埃濃度計２９を配置している。図５は第１０実施の形態をしめす制御ブロック図を示す。クリーンルーム内塵埃濃度計の情報をＰＬＣを介しパーソナルコンピュータに伝えている。塵埃濃度計情報取り込みの定義時、クリーンルーム内の位置情報も定義付けする。制御システムは各ＦＦＵの位置情報を有しているので、どの塵埃濃度計の上にはそのＦＦＵが配置してあるかが、制御システム側で分かることとなる。従って塵埃濃度の高い位置だけＦＦＵに風速をアップし空間を速やかに清浄化する制御が可能となる。同様に塵埃の少ない空間のＦＦＵは処理風量を必要最小限まで下げることも可能となる。
【００４８】
以上により、クリーンルーム内塵埃の多少の位置に対応してＦＦＵの風速制御できるのでクリーンルームの効率的運転が可能となる。
<第１１実施の形態>（FFU異常バックアップ）
図１５に第１１実施の形態を示すＦＦＵ制御説明レイアウト図を示す。クリーンルーム内の清浄度を維持するにはＦＦＵの処理風量を維持することが不可欠である。万が一、ＦＦＵに異常が発生しＦＦＵが停止した場合、そのＦＦＵ直下の清浄度維持が困難となる。本制御システムではＦＦＵの位置情報を持っているので停止したＦＦＵの周りのＦＦＵに風量アップの指令を出すことができる。異常停止したＦＦＵの周りのＦＦＵの風速が上昇することによりその辺りの空間の清浄度維持が可能となる。異常が発生しているＦＦＵが制御画面に表示し、クリーンルーム設備管理者がＦＦＵに処置を施し正常にする。周囲のＦＦＵは周りに異常なＦＦＵがないと判断し通常の運転に戻る。
【００４９】
以上により、ＦＦＵに異常が発生しても気流清浄度の低下を最小限に食い止める制御システムを提供することが可能となる。
<第１２実施の形態>（積算運転時間によるフィルタ寿命）
図８に第１２実施の形態を示すＦＦＵ情報表示画面を示す。フィルタ寿命を判定する場合、第７実施の形態に示すようにフィルタ圧力損失の情報により判定する場合もあるが、クリーンルーム内の塵埃が少ない場合、終期圧力損失まで圧力は上昇せず使用時間により寿命を判断する場合がある。第１２の実施の形態では、使用時間を積算し判定条件として入力した時間より長く運転した場合、寿命をなったＦＦＵの積算運転時間を赤くブリンクするなど表示したものである。積算運転時間によりフィルタの寿命を判断する場合、ＦＦＵ運転時間によりフィルタにいくらの塵埃が積算したかを目安にするものである。本発明ではＦＦＵの運転時間の他に、第１０実施の形態に示すようにクリーンルーム内の塵埃濃度も情報として入手することができる。従って、所定のＦＦＵ周囲の塵埃濃度を運転時間と積分し、より実際のフィルタ塵埃処理量に近い数値でフィルタ寿命を判断することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、クリーンルームの天井部に設けたＦＦＵと天井チャンバ内に設けた差圧計などの位置情報や圧力情報によりクリーンルーム内に吹出す気流の方向、風量を制御することにより、クリーンルーム内の清浄度がより向上する効果を奏する。
【００５１】
また、本発明によれば、ＦＦＵ制御システムにおいてクリーンルーム内に設けた風速計の風速情報により、床部の下に設けたファンやダンパを制御できるためクリーンルーム内の清浄度が向上する効果を奏する。
【００５２】
また本発明によれば、ＦＦＵ制御システムにおいて、制御画面にファンモータの回転数制御後の計算風量を表示するため使い勝手に優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示すＦＦＵ構造図である。
【図２】本発明の第１実施の形態を示すＦＦＵ制御システムの制御画面である。
【図３】本発明の第１実施の形態を示すＦＦＵ構造図である。
【図４】本発明のＦＦＵ制御システムの制御ブロック図である。
【図５】本発明の第７実施の形態を示すシステム構成図である。
【図６】本発明の第１実施の形態を示すＦＦＵの風量−静圧特性図である。
【図７】本発明の第１実施の形態を示すインバータ制御方式ＦＦＵの風量−静圧特性図である。
【図８】本発明の第２実施の形態を示すＦＦＵ情報表示画面である。
【図９】本発明の第３実施の形態を示すＦＦＵ構造図である。
【図１０】本発明の第４実施の形態を示すクリーンルーム床下構成図である。
【図１１】本発明の第５実施の形態を示すクリーンルーム床下構成図である。
【図１２】本発明の第６実施の形態を示すクリーンルームグレーチング床構造図である。
【図１３】本発明の第７実施の形態を示すＦＦＵ構造図とフィルタ特性である。
【図１４】本発明の第８実施の形態を示すクリーンルームレイアウト図である。
【図１５】本発明の第１１実施の形態を示すＦＦＵ制御説明レイアウト図である。
【図１６】従来のＦＦＵ構成図である。
【符号の説明】
１…ＦＦＵ２…フィルタ３…ファン
４…ＤＣＢＬモータ５…モータコントローラ６…通信子局
７…吸い込み口８…吹き出し口９…清浄空気
１０…監視制御パーソナルコンピュータ１１…ＵＰＳ
１２…ＨＵＢ１３…ＰＬＣ１４…制御盤
１５…インターフェースユニット１６…通信ケーブル
１７…天井アルミフレーム１８…クリーンルーム内気流
１９…天井チャンバ２０…グレーチング床
２１…グレーチング開口２２…天井チャンバ内ファン
２３…床下設置ファン２４…床下設置ダンパ
２５…３次元風速計２６…風速計
２７…天井チャンバ内差圧計２８…ＦＦＵ差圧計
２９…塵埃濃度計３３…赤外線センサ
３１…エアシャワー３５…製造装置
３６…レイアウト画面
３７…ＦＦＵ情報表示画面３８…クリーンルーム内気流
３９…リターンエリア４０…グレーチング開口稼動部
４１…仕切り

Claims

クリーンルーム天井部に配置したファンフィルタユニットと該ファンフィルタユニットを制御する制御装置とを有したファンフィルタユニット制御システムと、
前記クリーンルーム内に配置した風速計と、
前記クリーンルーム床下に配置したファンと、
開口率を調整可能なクリーンルームのグレーチング床より構成されるクリーンルームであって、
前記ファンフィルタユニット制御システムは、各差圧計に割り当てられた前記ファンフィルタ位置情報と前記クリーンルームの天井チャンバ内に配置した差圧計の圧力情報を、ＦＦＵ風量−静圧特性図より風量−静圧曲線と、座標原点から現在の機外静圧値を結んだ機外静圧特性線との交点より現状の風量を算出し、また前記算出風量値が設定風量値に到達しなければ、前記設定風量値における前記ＦＦＵ風量−静圧特性図中の交点を実現する風量−特性曲線をなるようにファンモータ回転数を算出して回転数を制御し、
前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数制御後の計算風量を制御画面に表示可能とすることができるファンフィルタユニット制御システムを搭載し、
前記風速計の風速情報よりクリーンルーム内気流を判断し、該クリーンルーム内気流がリターンエリア側を向いていると、反リターンエリア側の床下ファンの回転数をアップし、該クリーンルーム内気流が反リターンエリア側を向いていると、リターンエリア側の床下ファンの回転数をアップし、さらに、前記クリーンルーム内気流がリターンエリア側を向いていると、グレーチング床の開口率を反リターンエリア側を大きく、リターンエリア側を小さくし、前記クリーンルーム内気流が反リターンエリア側を向いていると、グレーチング床の開口率をリターンエリア側を大きく、反リターンエリア側を小さく制御ことを特徴とするクリーンルーム。
請求項１記載のクリーンルームであって、
前記クリーンルームの床下にダンパを設置し、
前記風速計の情報により該床下ダンパの開口率を制御可能としたことを特徴とするクリーンルーム。
請求項１記載のクリーンルームであって、
前記クリーンルームの出入口にエアシャワー室を設け、該エアシャワー室への入室を管理する制御装置とを設置し、
前記クリーンルームの在室人数より前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数を制御することを特徴とするクリーンルーム。
請求項１記載のクリーンルームであって、
前記クリーンルーム内に在室人数を感知する赤外線センサを配置し、該赤外線センサによる在室人数情報により前記ファンフィルタユニットのファンモータ回転数を制御することを特徴とするクリーンルーム。
請求項１記載のクリーンルームであって、
前記ファンフィルタユニット制御システムの前記ファンフィルタユニットを複数グループ分けし、前記クリーンルーム内のグループ分けしたエリア内に配置した塵埃濃度計の情報によりファンモータ回転数を制御することを特徴とするクリーンルーム。