JP4942325B2

JP4942325B2 - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP4942325B2
Application number: JP2005312184A
Authority: JP
Inventors: 久哉若泉; 稔大内
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: JP2007117859A

Description

本発明は、クリーンルーム内を清浄雰囲気にするための空気浄化装置に関するものである。

従来、高度清浄雰囲気を形成するために用いられるクリーンルームにおいては、汚染空気をろ過するガスフィルタを備える空気浄化装置を外気の取入れ口に装着して、前記ガスフィルタにて空気中に含まれる汚染物質を物理的に分離、除去し、室内の清浄度を維持するようにされている。

ところで、このクリーンルームに用いられる空気浄化装置においては、ガスフィルタが消耗すると空気浄化性能が低下するため、このガスフィルタの消耗度を計測して、寿命に達する前にそのガスフィルタを交換することが必要となる。従来、このガスフィルタの消耗度の計測は、ガスフィルタの整備時等にその質量の変化を計測することにより行われている。

一方、ガスフィルタの寿命を予測するものとしては、汚染性ガス検知器によって気体中の汚染性ガス濃度を検知し、この汚染性ガス検知器の出力に基づいてガスフィルタへの汚染性ガス成分の負荷量の積算値を算出し、この積算値に基づいてガスフィルタの寿命を予測するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１１−２２６３４１号公報

しかしながら、ガスフィルタの消耗度をその質量の変化により計測する従来方法では、その消耗度の計測が整備時に限られているため、ガスフィルタが寿命に達するまで有効利用できないという問題点がある。なお、ガスフィルタの質量をリアルタイムに計測するシステムも知られているが、このシステムでは、ガスフィルタが他のフィルタ類（パーティクルフィルタ、デシカントを用いるフィルタ等）と一体型で形成されていることから、質量計測の誤差が発生して寿命予測が精度良く行えず、やはりガスフィルタの有効利用が図れないという問題点がある。

また、前記特許文献１にて提案された方法では、汚染空気の濃度や種類が変わった場合に予測精度がばらつくことになり、精度の高い計測が困難であるという問題点がある。また、この方法では、装置作動時の連続データ取得による寿命予測であるために、突発的な理由によってデータ取得が欠落した場合に、計測精度が低下するという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、汚染空気の状況の変化に関わらず、常に高精度にガスフィルタの寿命予測を行うことができ、この寿命予測に基づいてガスフィルタを有効に使用することのできる空気浄化装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、ガスフィルタの性能が、処理すべき汚染空気の湿度による影響を受け易いという点に着目し、汚染空気の状況の変化に対応でき、かつ汚染空気の流量の変化にも対応できる空気浄化装置を提案しようとするものである。要するに、本発明による空気浄化装置は、前記目的を達成するために、
汚染空気を物理的に吸着するガスフィルタを備える空気浄化装置において、
（ａ）前記ガスフィルタを通過する空気の流量を検知する流量検知器、
（ｂ）前記ガスフィルタの上流側に配され該ガスフィルタを通過する空気の湿度を検知する湿度検知器および、
（ｃ）前記流量検知器および湿度検知器の各検知データに基づき、前記ガスフィルタを通過する空気の湿度をパラメータとするガスフィルタ通過流量に対する破過時間の関係を規定する破過特性により求められるガスフィルタの破過時間より前記ガスフィルタの消耗量を算出し、この算出された消耗量から前記ガスフィルタの残存量を予測し、この予測された残存量が予め設定された残存量の閾値以下のときに前記ガスフィルタの交換警告を出力する制御装置
を備えることを特徴とするものである。

本発明においては、前記制御装置により算出された残存量を表示する表示器を備えるのが好ましい。

本発明によれば、流量検知器および湿度検知器の各検知データに基づいてガスフィルタの消耗量が算出され、この算出された消耗量からガスフィルタの残存量が予測されるので、汚染空気の湿度の変動に対応したガスフィルタの消耗量および、汚染空気の流量変動に対応したガスフィルタの消耗量を算出することができる。したがって、汚染空気の濃度や種類が変わったとしても、また汚染空気の状況が変化しても、ガスフィルタの残存量を精度良く予測することができ、この予測された残存量に基づいてガスフィルタを有効に使用することができる。また、予測された残存量が予め設定された残存量の閾値以下のときにガスフィルタの交換警告が出力されるので、作業者は警告に基づいてガスフィルタの交換を行うことができる。

また、前記制御装置により算出された残存量を表示する表示器を設ければ、予測された残存量を作業者が容易に認識することができる。

次に、本発明による空気浄化装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る空気浄化装置のシステム構成図が示されている。

本実施形態の空気浄化装置１は、クリーンルーム２の外壁２ａの外気取入れ口に装着される。この空気浄化装置１は、汚染空気をろ過するガスフィルタ３を備えるとともに、室外側に汚染空気を導入する外気吸入口４を、室内側端部に室外の汚染空気を吸引して外気吸入口４から取り入れるブロワ５をそれぞれ備えて構成されている。ここで、ガスフィルタ３は、活性炭等によって汚染成分を物理的に吸着するものである。こうして、室外の汚染空気はブロワ５により外気吸入口４から取り入れられ、ガスフィルタ３を通過する際にろ過されて浄化された空気がブロワ出口からクリーンルーム２内へ送風される。

前記ガスフィルタ３には、空気流路に面して、上流側に湿度計（湿度検知器）６のプローブ６ａが、下流側に流量計（流量検知器）７のプローブ７ａがそれぞれ配され、これらによってガスフィルタ３を通過する空気の湿度および流量がそれぞれ計測（検知）されるようになっている。そして、これら湿度計６および流量計７の各検知データはマイコンで構成されるコントローラ（制御装置）８に入力される。

前記コントローラ８は、所定プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、このプログラムおよび各種マップ等を記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、このプログラムを実行するに際して必要なワーキングメモリとして、また各種レジスタとしての書込み可能メモリ（ＲＡＭ）等より構成されている。このコントローラ８においては、前記湿度計６および流量計７より入力された各検知データに基づき所要の演算を実行し、その演算結果を出力する。

前記コントローラ８は、前記演算結果としてのガスフィルタ３の残存量（残存度）を表示する表示器９およびガスフィルタ３のフィルタ交換警告のための表示灯１０、警報音発生用スピーカ１１に接続されており、これら表示器９、表示灯１０、スピーカ１１に所要の信号を出力する。

前記コントローラ８においては、そのＲＯＭ内に、ガスフィルタ３の破過特性について、湿度条件を変化させて試験を行った結果によるデータマップが記憶されている。図２に示されるのは、この記憶されたデータマップの一例を示すグラフである。このグラフは、単位時間当たりのガスフィルタ通過流量（ｍ^３／ｍｉｎ）に対する破過時間（ｍｉｎ）の関係が、湿度ａ（％），ｂ（％），ｃ（％）（ただし、ａ＜ｂ＜ｃ）によって変化する様子を示している。ここで、破過（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）時間とは、ガスフィルタ３の下流側に流出する汚染ガス濃度が５ｐｐｍを超過するまでの時間を示すものである。

本実施形態において、ガスフィルタ３が破過に至るまでのその残存量の予測値の表示（破過残存表示）およびガスフィルタ３の交換警告のための処理は、図３に示されるフローチャートにしたがって実行される。以下、このフローチャートによってその処理内容を順に説明する。

Ｓ１：新規のガスフィルタ３を取り付けた後、残存量Ｔをリセットするために、Ｔ＝１とする。ここで、Ｔ＝１は、残存量が１００％であること、言い換えればガスフィルタ３が新品であることを示している。
Ｓ２〜Ｓ３：次に、ブロワスイッチをＯＮにした後、流量計７によりガスフィルタ３を通過する空気の１秒当たりの風量（ｖ）を計測するとともに、湿度計６によって時々刻々変化する湿度（ｈ）を計測し、これらをコントローラ８に取り込む。

Ｓ４〜Ｓ５：湿度ｈがａ％以下であるか否かを判定し、ａ％以下である場合（ｈ≦ａ）には、ＲＯＭ内に記憶されたデータマップを参照して、湿度ａ％に対応する、１分当たりのガスフィルタ通過流量（ｍ^３／ｍｉｎ）に対する破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）を求める。すなわち、図２に示される破過特性のグラフにおいて、得られた流量値に対応する、湿度ａ％の破過曲線ｆａ（ｖ）との交点からその湿度ａ％での破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）を求める。
Ｓ６〜Ｓ８：一方、湿度がａ％を越えている場合には、次に、ｂ％以下であるか否か（ａ＜ｈ≦ｂ）を判定し、ｂ％以下である場合には、同様にして、湿度ｂ％に対応する、１分当たりのガスフィルタ通過流量（ｍ^３／ｍｉｎ）に対する破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）を求める。すなわち、図２に示される破過特性のグラフにおいて、得られた流量値に対応する、湿度ｂ％の破過曲線ｆｂ（ｖ）との交点からその湿度ｂ％での破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）を求める。さらに、湿度がｂ％を越えている（ｈ＞ｂ）場合には、湿度ｃ％に対応する、１分当たりのガスフィルタ通過流量（ｍ^３／ｍｉｎ）に対する破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）を求める。すなわち、図２に示される破過特性のグラフにおいて、得られた流量値に対応する、湿度ｃ％の破過曲線ｆｃ（ｖ）との交点からその湿度ｃ％での破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）を求める。

Ｓ９：ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ８のいずれかにおいて得られた破過時間ｔｓ（ｍｉｎ）の単位を分→秒に変換してｔｍ＝ｔｓ×６０を得る。
Ｓ１０：次に破過時間ｔｍ（ｓｅｃ）の逆数を取ることによって、１秒当たりのガスフィルタ３の消耗量ｔｃを次式により演算する。
ｔｃ＝１／ｔｍ

Ｓ１１〜Ｓ１３：残存量Ｔから消耗量ｔｃを減算することで、新たな残存量Ｔを得る。そして、この得られた残存量Ｔを次式により百分率に変換して残存量Ｔｐ（％）を得、得られた残存量Ｔｐ（％）の値を表示器９に表示する。
Ｔｐ＝Ｔ×１００

Ｓ１４〜Ｓ１５：ステップＳ１１で得られた残存量Ｔの値が予め設定された閾値を越えているか否かを判定し、閾値を越えている場合には、ガスフィルタが破過に至るまで相当時間あると判断されるので、ステップＳ３へ戻って以下のステップを繰り返し行う。一方、残存量Ｔが閾値以下である場合には、ガスフィルタ３の寿命が残り少ないと判断されるので、表示器９に残存量Ｔｐを表示するとともに、ガスフィルタの交換警告を表示灯１０および警報音発生用スピーカ１１に出力し、表示灯１０の点灯および警報音発生用スピーカ１１から警報音を発する。こうして、作業者はガスフィルタ３の残存量を容易に認識することができ、かつ警告に基づいてガスフィルタの交換を行うことができる。

本実施形態の空気浄化装置１によれば、ガスフィルタ３にて処理すべき汚染空気の湿度が変化してもその湿度に応じた適切な破過時間を予測することができ、また汚染空気の流量が変化してもその流量に対応した破過時間を予測することができる。したがって、汚染空気の濃度、種類に拘わらずガスフィルタ３の寿命予測を極めて高精度に行うことができ、この結果、ガスフィルタ３を破過直前に至るまで有効に使用することができる。

本発明の一実施形態に係る空気浄化装置のシステム構成図本実施形態におけるガスフィルタの破過特性を示すグラフ本実施形態における破過残存表示および交換警告のフローチャート

符号の説明

１空気浄化装置
２クリーンルーム
３ガスフィルタ
４外気吸入口
５ブロワ
６湿度計
７流量計
８コントローラ
９表示器
１０表示灯
１１スピーカ

Claims

汚染空気を物理的に吸着するガスフィルタを備える空気浄化装置において、
（ａ）前記ガスフィルタを通過する空気の流量を検知する流量検知器、
（ｂ）前記ガスフィルタの上流側に配され該ガスフィルタを通過する空気の湿度を検知する湿度検知器および、
（ｃ）前記流量検知器および湿度検知器の各検知データに基づき、前記ガスフィルタを通過する空気の湿度をパラメータとするガスフィルタ通過流量に対する破過時間の関係を規定する破過特性により求められるガスフィルタの破過時間より前記ガスフィルタの消耗量を算出し、この算出された消耗量から前記ガスフィルタの残存量を予測し、この予測された残存量が予め設定された残存量の閾値以下のときに前記ガスフィルタの交換警告を出力する制御装置
を備えることを特徴とする空気浄化装置。
前記制御装置により算出された残存量を表示する表示器を備える請求項１に記載の空気浄化装置。