JP5381277B2 - 送風制御パターン作成装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばクリーンルームの風量を制御するような送風制御パターン作成装置に関する。

従来、室内の塵埃等を排除するクリーンルームは、半導体集積回路、液晶パネル、プラズマパネル、マイクロマシン等の製造工場に用いる工業用途、手術室、医薬品や滅菌医療機器の製造所に用いる医療用途、食品製造工場にて細菌、異物、虫などの混入を防止する食品用途など、様々な用途に利用されている。

このクリーンルームには、例えば天井から送気して床面から排気するなど室内に清浄空気を一方向に流す一方向流クリーンルーム、このような一方向に流す構成とせずに清浄空気を室内に流す非一方向流クリーンルーム、およびこれらの両方式を併用する併用クリーンルームなどの方式が存在している。

これらのクリーンルームの給気ファンの送風量は、クリーンルームの室内設計条件に基づいて規定された一定値となっている。この一定値は、クリーンルーム内の清浄度を確保するために、必要な送風量よりも余裕をもった条件で設定されている。

詳述すると、従来のクリーンルームでは、狙いの清浄度に応じた換気回数を経験的に設定する、一般的な外気の塵埃濃度や人・機械の発塵量を用いて室内発塵量を計算して送風量を算出するなど、必要な送風量を最初に算出している。

しかし、このような方法は、外気の塵埃濃度や機器の発塵量をクリーンルームの設計時に正確に設定することが難しく、また、実際の発塵量が増えた場合の対応も難しい。このため、余裕を持った送風量を設定することが多く、結果として基準よりもはるかに高いレベルの清浄度が維持されている。これにより、必要以上にクリーンルーム内の塵埃を除去することになり、無駄な動力が消費されている。

また、機器が停止し、人も居ない非稼働時でも、一定の送風量で給気を行っているクリーンルームが多い。このため、人がおらず機器が停止している状態でも無駄な動力が消費されている。

このようなクリーンルームの動力を削減する方法として、吸気ファンの回転を最適化する空調システムが提案されている（特許文献１参照）。この空調システムは、実際の負荷状況をセンシングし、このセンシング結果をフィードバックして給気ファンを制御することで、消費電力の削減を図っている。

しかし、この空調システムは、建物に適合した制御方法の設計が必要であり、また、給気ファン（以下ＦＦＵという）のインバータ化などの設備改造が必要になる。このため、大きな投資が必要であり、さらにセンサ類のメンテナンスによる維持コストが必要となって、費用が過大になるという問題点があった。

特開２００５−２４９２４３号公報

この発明は、上述の問題に鑑み、クリーンルームの空調設備に使用する消費電力を低コストで容易に削減できる送風制御パターン作成装置を提供することを目的とする。

この発明は、クリーンルームの清浄度を取得する清浄度取得手段と、クリーンルームの風量を取得する風量取得手段と、取得した前記清浄度と風量とに基づいて必要風量を算出する必要風量算出手段と、該必要風量に基づいて送風を制御するための、風量を変更する時刻と、該時刻から送風すべき送風量を示す送風レベルとで構成されたパターンデータを作成する送風制御パターン作成手段とを備えた送風制御パターン作成装置であって、前記クリーンルームに備えられた送風装置の動力を取得する動力取得手段と、前記パターンデータに従った送風レベルの制御を行った場合の前記送風装置の動力を推定する制御後動力推定手段と、前記動力取得手段により取得した動力と前記制御後動力推定手段により推定した動力に基づいて動力削減余地を算出する動力削減余地算出手段とを備えた送風制御パターン作成装置であることを特徴とする。

前記清浄度取得手段は、パーティクルセンサなどの清浄度を測定できるセンサ、あるいはこのようなセンサで測定した測定データを取得する接続インタフェースや通信手段といったデータ取得手段で構成することができる。

前記風量取得手段は、ＭＥＭＳ風量センサ（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）などの風量を検知するセンサ、ファンの回転数を取得して風量を推測する風量検出装置、あるいはこれらの装置で測定した風量データを取得する接続インタフェースや通信手段といったデータ取得手段で構成することができる。

前記必要風量算出手段は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピュータなどの適宜の演算手段により構成することができる。

前記送風制御パターン作成手段は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピュータなどの適宜の演算手段により構成することができる。

この発明により、クリーンルームの空調設備に使用する消費電力を低コストで容易に削減できる。

前記風量を変更する時刻は、日時、時、時分、時分秒など、適宜の時刻に設定することができ、曜日別や月別に構成することもできる。

この構成により、時刻によって送風レベルを切り替えることが可能となり、消費電力を削減することができる。

前記制御後動力推定手段は、前記送風装置の使用電力の仕様と前記パターンデータに従って稼働させた際の稼働時間や稼働レベル（例えば強、中、弱など）に基づいて算出する、あるいは実際の送風装置の使用電力を取得して該使用電力と前記パターンデータに従って稼働させた際の稼働時間とに基づいて算出するなど、適宜の計算によって推定する構成とすることができる。

前記動力取得手段は、送風装置が使用している電力を取得する電力センサなど、送風装置の動力を取得する手段で構成することができる。
前記動力削減余地算出手段は、前記動力取得手段で取得した動力と前記制御後動力推定手段により取得した動力の差に基づいて動力削減余地を算出する構成とすることができる。
これにより、動力削減余地を事前に算出することができ、動力制御による動力削減効果を認識した上で導入するか否かを判断することができる。

またこの発明の態様として、前記送風レベルは、前記クリーンルームに備えられた送風装置の稼働台数を定める構成とすることができる。
これにより、送風装置の風量を制御しなくとも、風量装置の稼働台数を制御することで、クリーンルームの室内の風量を容易に制御することができる。

またこの発明の態様として、前記送風レベルは、前記クリーンルームに備えられた送風装置に供給する動力を定める構成とすることができる。
これにより、送風装置に供給する動力を制御することで、送風装置による送風のＯＮ／ＯＦＦを容易に制御でき、クリーンルーム内の風量を制御することができる。

またこの発明の態様として、前記パターンデータは、前記クリーンルームに設置された作業用設備が稼働している稼働時と該作業用設備が稼働していない非稼働時とで前記送風レベルを切り替える構成とすることができる。
前記作業用設備は、半導体集積回路の製造設備、液晶パネルの製造設備、プラズマパネルの製造設備、マイクロマシンの製造設備、手術室の手術設備、医薬品や滅菌医療機器の製造設備、食品の製造など、クリーンルーム内での作業に用いられる適宜の設備とすることができる。

この態様により、クリーンルームに設置された作業用設備の稼働状況に対応して送風レベルを切り替えることができ、消費電力を削減することができる。

またこの発明の態様として、前記クリーンルーム内の環境に関する環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記パターンデータを採用した場合の前記環境情報を推定し、該パターンデータを採用するか否か判定する採用判定手段とを備えることができる。
これにより、パターンデータを採用するか否か事前に判定することができ、消費電力の削減によってクリーンルームに要求される環境を維持できなくなるといったことを防止できる。

この発明の態様として、前記環境情報は、温度、湿度、室間差圧、またはこれらの複数とすることができる。
これにより、温度、湿度、室間差圧、またはこれらの複数からなる環境について、クリーンルームに要求される値を維持できるようにパターンデータの採用／不採用を決定することができる。

またこの発明の態様として、前記クリーンルームとして非一方向流方式のクリーンルームを対象とし、前記清浄度取得手段は、前記清浄度として前記クリーンルームに入ってくる外気塵埃量と前記クリーンルームから出て行く室内塵埃量とを取得する構成であり、前記風量取得手段は、前記風量として外気量と換気風量と排気量とを取得する構成であり、前記必要風量算出手段は、前記室内塵埃量と前記排気量と前記外気塵埃量と前記外気量と前記換気風量とに基づいて室内発塵量を算出し、該室内発塵量と前記外気塵埃量と前記外気量と前記室内塵埃量と前記排気量とに基づいて必要風量を算出する構成とすることができる。

これにより、非一方向流方式のクリーンルームの塵埃に影響を与える要素のデータを取得し、このデータに基づいて適切な必要風量を算出することができる。従って、非一方向流方式のクリーンルームに要求する清浄度レベルを維持した上で送風に要する消費電力を削減することができる。

またこの発明の態様として、前記クリーンルームとして一方向流方式のクリーンルームを対象とし、前記清浄度取得手段は、前記清浄度として前記クリーンルーム内で循環する換気塵埃量と前記クリーンルームから出て行く室内塵埃量とを取得する構成であり、前記風量取得手段は、前記風量として換気風量を取得する構成であり、前記必要風量算出手段は、前記換気風量と前記室内塵埃量と前記換気塵埃量とにより室内発塵量を算出し、該室内発塵量と前記室内塵埃量と前記換気塵埃量とにより前記必要風量を算出する構成とすることができる。

これにより、一方向流方式のクリーンルームの塵埃に影響を与える要素のデータを取得し、このデータに基づいて適切な必要風量を算出することができる。従って、一方向流方式のクリーンルームに要求する清浄度レベルを維持した上で送風に要する消費電力を削減することができる。

またこの発明の態様として、前記パターンデータを出力する出力手段を備えることができる。

前記出力手段は、外部装置へデータ送信する接続インターフェースや通信手段、データ表示を行う表示手段、データを印刷する印刷手段、あるいは記憶媒体（不揮発性メモリやＣＤやＤＶＤやフレキシブルディスク等）にデータを書込む記憶媒体処理装置など、データを出力する適宜の手段により構成することができる。

この発明により、クリーンルームの空調設備に使用する消費電力を低コストで容易に削減することができる。

非一方向流のクリーンルームの設備の構成を説明する構成図。 非一方向流のクリーンルームの風量制御システムのブロック図。 送風制御パターン作成装置の演算制御部の動作のフローチャート。 送風制御パターン作成装置の機能を示す機能ブロック図。 計算式を説明する説明図。 計算式を説明する説明図。 清浄度と室内発塵量とを時系列に現すグラフ。 電力制御を時系列に表すタイミングチャート。 送風制御前と送風制御後の電力量の関係を示すグラフ。 分析用に表示するグラフ画面の説明図。 一方向流のクリーンルームの設備の構成を説明する構成図。 一方向流のクリーンルームの風量制御システムのブロック図。 計算式を説明する説明図。 計算式を説明する説明図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。

まず、非一方向流クリーンルームの空調設備の消費電力を削減する実施例１について説明する。
図１は、非一方向流のクリーンルームＣ１の設備２Ａの構成を説明する構成図であり、図２は、クリーンルームＣ１の風量を制御する風量制御システム１Ａのブロック図を示す。

図１に示すように、クリーンルームＣ１には、設備２Ａとして空調システム５（送風装置）が設けられている。この空調システム５は、クリーンルームＣ１の天井に設けられたＦＦＵ５２（送気部）と、クリーンルームＣ１の側面下部に設けられた排気ファン５３（排気部）等が設けられている。これにより、空調システム５は、室外から取り込む外気からフィルタにて塵埃を除去して清浄空気を生成し、この清浄空気をＦＦＵ５２からクリーンルームＣ１内に流す。

図２に示すように、設備２Ａと、送風制御パターン作成装置３と、ファン制御装置４（送風制御装置）と、空調システム５とで、クリーンルームＣ１内の送風を制御するための風量制御システム１Ａが構成されている。

設備２Ａには、外気清浄度センサ２０、清浄度センサ２２、温湿度センサ２３（環境情報取得手段）、排気風量センサ２４、換気風量センサ２５、給気風量センサ２６、および電力センサ２７が設けられている。

外気清浄度センサ２０および清浄度センサ２２は、パーティクルセンサなどの塵埃を検知できるセンサであり、検知した塵埃量を演算制御部３１へ伝達する。

温湿度センサ２３は、クリーンルームＣ１内の温度と湿度を検知するセンサであり、検知した温度および湿度を演算制御部３１へ伝達する。

排気風量センサ２４、換気風量センサ２５および給気風量センサ２６は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）風量センサなどの風量を検知するセンサであり、検知した風量を演算制御部３１へ伝達する。

電力センサ２７は、空調システム５の消費電力を検知するセンサであり、検知した電力量を演算制御部３１へ伝達する。

これらのセンサ類２０〜２７は、外気清浄度センサ２０のみがクリーンルームＣ１の外に設けられており、それ以外はクリーンルームＣ１に設けられている。
また、これらのセンサ類２０〜２７は、クリーンルームＣ１の設備２Ａとして予め設置されているものを利用できるが、設置されていなければ、センサ類２０〜２７を別途取り付けてもよい。また、図示の例ではセンサ類２０〜２７から送風制御パターン作成装置３の演算制御部３１に検知データを伝達しているが、別途の記憶装置に検知データを時系列に蓄積しておき、この蓄積した検知データを送風制御パターン作成装置３に別途送信する構成としてもよい。いずれの場合であっても、送風制御パターン作成装置３が必要なデータを取得すればよい。

送風制御パターン作成装置３は、演算制御部３１、操作部３２、表示部３３、記憶部３４、およびＩ／Ｆ部３５が設けられているコンピュータである。
演算制御部３１は、センサ類２０〜２７から受け取る検知データに基づいて発塵量や必要送風量や風力制御パターン等を演算する各種演算処理、表示部３３や記憶部３４やＩ／Ｆ部３５に接続された他の装置などを適宜動作制御する制御処理など、適宜の処理を実行する。

操作部３２は、ユーザの操作入力を受け付け、入力された入力信号を演算制御部３１に伝達する。この操作入力で、クリーンルームＣ１に求める清浄度、風力制御の段階数などの入力を受け付ける。求める清浄度は、例えばクラス１０００やクラス１００など、1キュービクルフィート中に０．５μｍの粒子が存在する数の入力を受け付けると良い。
表示部３３は、演算制御部３１の制御信号に従って各種の画面を表示する。

記憶部３４は、必要風量・動力制御対比データや動力制御パターンデータや動力削減余地グラフデータなどの各種データ、および送風制御パターン作成プログラムなどの各種プログラムを記憶している。

Ｉ／Ｆ部３５は、ファン制御装置４などの他の装置を接続するインタフェースであり、演算制御部３１の制御信号に従って接続された他の装置との信号の送受信を行う。

ファン制御装置４は、コントローラ４１（送風量制御手段）と記憶部４２（記憶手段）と、Ｉ／Ｆ部４３（パターンデータ入力受付手段および送風装置接続手段）とで構成されているコンピュータである。
コントローラ４１は、送風制御プログラムに従って制御処理を行うＣＰＵなどの装置であり、Ｉ／Ｆ部４３を介して送風制御パターン作成装置３から動力制御パターンデータを取得し記憶部４２に記憶する処理、記憶部４２の動力制御パターンデータに従ってＩ／Ｆ部４３を介して空調システム５の駆動を制御する処理を実行する。
記憶部４２は、動力制御パターンデータなどの各種データと、送風制御プログラムなどの各種プログラムを記憶する。この送風制御プログラムは、送風制御パターン作成装置３が送風制御パターン作成プログラムにより作成した動力制御パターンデータを取得しておき、この動力制御パターンデータに従って送風を制御するためのプログラムである。

Ｉ／Ｆ部４３は、外部装置と接続するためのインタフェースであり、送風制御パターン作成装置３のＩ／Ｆ部３５や、空調システム５の空調制御盤５１と接続される。ここで、送風制御パターン作成装置３のＩ／Ｆ部３５は、動力制御パターンデータを受け取る際にＩ／Ｆ部４３に接続され、その後に取り外されるように構成してもよい。空調システム５の空調制御盤５１は、Ｉ／Ｆ部４３に接続された状態でファン制御装置４による風量制御（動力制御により風量を制御）を受け付ける。

なお、ファン制御装置４は、動力制御パターンデータを送風制御パターン作成装置３から直接受け取る構成にしているが、これに限らず適宜の記憶媒体処理装置を備えて記憶媒体を介して動力制御パターンデータを受け取る構成にしてもよい。

空調システム５は、空調制御盤５１、複数のＦＦＵ５２、および排気ファン５３により構成されている。
空調制御盤５１は、複数のＦＦＵ５２および排気ファン５３への電力供給を制御する。この電力供給の制御は、ファン制御装置４によってコントロールされる。すなわち、ファン制御装置４から風量レベルを切り替えるための電力切替信号を受け取ると、この電力切替信号に従って複数のＦＦＵ５２および排気ファン５３への電力供給量を変更し、風量および消費電力を切替制御する。

ＦＦＵ５２は、フィルタつきのファンであり、空調制御盤５１の制御に従ってクリーンルームＣ１内に送風を行う。
排気ファン５３は、排気を行うファンであり、空調制御盤５１の制御に従ってクリーンルームＣ１内の空気を排気する。

図３は、送風制御パターン作成装置３の演算制御部３１が送風制御パターン作成プログラムに従って実行する動作のフローチャートであり、図４は、送風制御パターン作成装置３の機能を示す機能ブロック図であり、図５および図６は、計算式を説明する説明図であり、図７は清浄度と室内発塵量とを時系列に現すグラフであり、図８は電力制御を時系列に表すタイミングチャートであり、図９は送風制御前と送風制御後の電力量の関係を示すグラフであり、図１０は分析用に表示するグラフ画面の説明図である。

まず、図３のフローチャートに示すように、送風制御パターン作成装置３の演算制御部３１は、清浄度取得手段としての清浄度取得部７１（図４参照）により、クリーンルームＣ１の清浄度を取得する（ステップＳ１）。

この清浄度を測定する清浄度取得部７１は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が外気清浄度センサ２０と清浄度センサ２２とから測定データを取得する機能ブロックである。
これにより、図５に示す清浄度としての室内塵埃濃度Ｎｒ、および外気汚染度としての外気塵埃濃度Ｎｆａを取得する。取得した清浄度は、図７（Ａ）のグラフに示すように、時系列に並べて把握できる。このグラフは、縦軸が清浄度（個／ｍ^３）を示し、横軸が時間（h:m:s）を示す。

演算制御部３１は、風量取得手段としての風量取得部７２（図４参照）により、クリーンルームＣ１の風量を取得する（ステップＳ２）。
この風量を測定する風量取得部７２は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が排気風量センサ２４と換気風量センサ２５と給気風量センサ２６とから測定データを取得する機能ブロックである。
これにより、図５に示す外気量Ｑｆ、送風量Ｑｓ、換気風量Ｑｒ、および排気量Ｑｅを取得する。

演算制御部３１は、室内発塵量算出部７５（図４参照）により、クリーンルームＣ１の室内で発生する室内発塵量Ｇを算出する（ステップＳ３）。
この室内発塵量算出部７５は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、清浄度取得部７１と風量取得部７２とで取得した測定データに基づいて室内発塵量Ｇを算出する機能ブロックである。

クリーンルームＣ１の室内発塵量や清浄度や必要な送風量は、公知の方法によって算出することができる（例えば、平成２０年３月２５日 日本工業出版株式会社発行 月刊「クリーンテクノロジー」別冊号 早分かりＱ＆Ａクリーンルームの設計・施工マニュアル第３４頁から第３５頁）。この実施例１では、次のように算出する。

まず、室内発塵量Ｇは、クリーンルームＣ１に入ってくる塵埃量と出て行く塵埃量が等しいことから、次の式１の等式を導き、これを変形した次の式２により求められる。算出した室内発塵量は、図７（Ｂ）のグラフに示すように時系列に把握される。このグラフは、縦軸が室内発塵量（個／ｍ^３）を示し、横軸が時間（h:m:s）を示す。

［式１］
ＮｒＱｅ＋ＮｒＱｒ
＝ＮｆａＱｆ×（１−η１）×（１−η２）＋ＮｒＱｒ（１−η２）＋Ｇ
※Ｎｆａ：外気塵埃濃度（個／ｍ^３）， Ｎｒ：室内塵埃濃度（個／ｍ^３），
Ｑｅ：排気量（ｍ^３／ｍｉｎ）， Ｑｆ：外気量（ｍ^３／ｍｉｎ），
Ｑｒ：換気風量（ｍ^３／ｍｉｎ）， Ｇ：室内発塵量（個／ｍｉｎ），
η１：プレフィルタ効率（％）， η２：ＨＥＰＡフィルタ効率（％）
［式２］
Ｇ＝ＮｒＱｅ−ＮｆａＱｆ（１−η１）（１−η２）＋ＮｒＱｒη２

演算制御部３１は、必要風量算出手段としての必要送風量算出部７６（図４参照）により、クリーンルームＣ１の室内に必要な必要送風量Ｑｓを算出する（ステップＳ４）。
この必要送風量算出部７６は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、室内発塵量算出部７５により算出した室内発塵量と清浄度取得部７１と風量取得部７２とで取得した測定データとに基づいて必要風量を算出する機能ブロックである。

必要送風量Ｑｓは、クリーンルームＣ１に入ってくる送風量Ｑｓが、出て行く風量（排気量および換気風量）に等しいことから、次の式３の等式を導き、これを前述の式２を用いて変形した次の式４により求められる。

［式３］
Ｑｓ＝Ｑｒ＋Ｑｆ
※Ｑｆ：外気量（ｍ^３／ｍｉｎ），Ｑｒ：換気風量（ｍ^３／ｍｉｎ）
［式４］
Ｑｓ
＝｛ＮｆａＱｆ（１−η１）（１−η２）＋Ｇ｝／Ｎｒη２−Ｑｅ／η２＋Ｑｆ
※Ｎｆａ：外気塵埃濃度（個／ｍ^３）， Ｎｒ：室内塵埃濃度（個／ｍ^３），
Ｑｅ：排気量（ｍ^３／ｍｉｎ）， Ｇ：室内発塵量（個／ｍｉｎ），
η１：プレフィルタ効率（％）， η２：ＨＥＰＡフィルタ効率（％）

演算制御部３１は、送風制御パターン作成手段としての送風制御パターン生成部７７（図４参照）により、クリーンルームＣ１の室内に供給する風量の制御パターンを算出する（ステップＳ５）。
この送風制御パターン生成部７７は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、必要送風量算出部７６で算出した必要風量に応じて送風制御を行うための送風制御パターンを作成する機能ブロックである。

演算制御部３１は、時系列に並んだ必要送風量に基づいて、どの時点でどの風量に切り替えるかを設定する。この設定は、算出した必要風量に基づいて、非稼働／稼働の最大値により求めるとよい。

この非稼働の期間と稼働の期間は、それぞれ生産計画（運用計画）などから決定する、あるいは生産設備や機器の動力データから判定するなど、適宜の方法によって定めることができる。
そして、特に非稼働時は、生産設備や機器が停止していて発塵量が少ないため、風量制御後の風量を稼働時より少なく設定できる。

具体的に説明すると、例えば、図８（Ａ）に示す第１パターンの例は、稼働期間か非稼働期間かという２期間に区切って風量レベルを切り替える構成としている。ＡＭ８時頃には、生産設備や機器が稼働状態になるため８０％（１０段階のレベル８）の風量供給に切り替え、１７時頃になると非稼働状態になるため６０％（１０段階のレベル６）に切り替える設定としている。ここで、図示の縦軸は、ＦＦＵ５２を台数制御するために１０段階で設定して表示している。すなわち、この例ではＦＦＵ５２が１０台設けられており、非稼働時の最大値は６０％で６台が稼働し、稼働時の最大値は８０％で８台が稼働する設定になっている。なお、このグラフは、縦軸左側がＦＦＵ５２の稼働率（％）を示し、縦軸右側が必要風量（ｍ^３／ｈ）を示し、横軸が時間（h:m:s）を示す。

また、図８（Ｂ）に示す第２パターンのように、第１パターンより細かい単位の複数期間に区切って風量レベルを切り替える構成としてもよい。この場合、１時間単位毎などの所定の単位時間ごとに必要風量の最大値を求め、この最大値に基づいて風量レベル（１０段階中のどのレベルか）を設定している。ここで、所定の単位時間は、ある程度外乱が発生した場合でも十分に清浄度を回復できる時間とすることが好ましく、この例では１時間としている。この場合、短い間隔で風量レベルを設定でき、少ない風量とする時間をなるべく増加させることができる。なお、このグラフは、縦軸左側がＦＦＵ５２の稼働率（％）を示し、縦軸右側が必要風量（ｍ^３／ｈ）を示し、横軸が時間（h:m:s）を示す。

なお、これらの例では、クリーンルームＣ１内の風量をゼロとすることがなく、また必要送風量の強さ（室内発塵量の多さ）に対応して風量レベルの強弱を設定している。従って、従来であれば図８（Ａ），（Ｂ）に２点鎖線で示すように常に１０台全てのＦＦＵ５２が稼働して１００％であったところを、実測値に基づいて風量レベルを矢印Ｙに示すように下げることができ、送風量および使用電力を削減することができる。

演算制御部３１は、環境取得部７３（図４参照）により環境情報を取得し、採用判定手段としての送風制御パターン採用判定部７８により、生成した送風制御パターンを採用しても問題がないか確認する（ステップＳ６〜Ｓ７）。

ここで環境情報には、温度、湿度、室間差圧などが含まれる。ここでの室間差圧は、例えばクレーンルームが隣接する場合におけるクリーンルームとクリーンルーム間の圧力差や、クリーンルームとクリーンルーム外との圧力差である。

また、送風制御パターンを採用することによる問題には、例えば生産設備が熱を発する場合に風量を減少させると室内温度が高くなって生産設備に不具合が生じる場合や、クリーンルームＣ１内の湿度を生産設備に必要な値に維持できない場合や、クリーンルームＣ１内の気圧を適切な気圧に保てない場合などが該当する。

この環境取得部７３は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、温湿度センサ２３などから測定データを取得する機能ブロックである。

また、送風制御パターン採用判定部７８は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、環境取得部７３で取得した環境情報と、操作部３２で入力された判定基準となる環境情報とに基づいて、室内温度、湿度、および室間差圧のすべてが正常値を維持できるか判定する機能ブロックである。

演算制御部３１は、生成した送風制御パターンを採用すると、室内温度／湿度に影響を与えると判断するか（ステップＳ６：Ｎｏ）、室間差圧に影響を与えると判断すれば（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ５に処理を戻して送風制御パターンを再生成する。

ここで、室内温度／湿度の影響の有無は、操作部３２での入力等によって適宜指定された温度や湿度を保てるか否かにより判断するとよい。
また、室間差圧の影響の有無は、クリーンルームＣ１の内側と外側の気圧差を、操作部３２での入力等によって適宜指定された気圧差以上に保てるか否かにより判断するとよい。

なお、本実施例では、環境情報の影響の有無を、操作部３２から入力された温度、湿度、室間差圧を基準に判断する構成としたが、温度、湿度、室間差圧について予め閾値を定めておき、この閾値の範囲内に存在するかいなかで判断してもよい。また、温度、湿度、室間差圧の基準値を設け、基準値からの変動幅を決めておき、その幅を超えた場合に異常と判断するように構成してもよい。

演算制御部３１は、生成した送風制御パターンを採用しても室内温度／湿度に影響を与えず（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、室間差圧に影響を与えない（ステップＳ７：Ｙｅｓ）と判断すれば、送風制御パターンをこの生成したものに決定する（ステップＳ８）。

演算制御部３１は、送風動力取得部７４（図４参照）により、クリーンルームＣ１に送風する際に必要な動力を取得する（ステップＳ９）。
この送風動力取得部７４は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、電力センサ２７から測定データを取得する機能ブロックである。電力センサ２７は、空調システム５のＦＦＵ５２や排気ファン５３の駆動による消費電力を検知するセンサである。なお、この実施例では消費電力を動力として取得しているが、電流値や振動データを取得する構成にしてもよい。

演算制御部３１は、図９に示すように動力削減余地を示す画面を表示部３３に表示し、動力制御パターン生成部７９により空調システム５の空調制御を行うための動力制御パターンを生成し、この制御パターンを出力手段としての生成データ出力部８０（図４参照）により記憶部３４に記憶するかＩ／Ｆ部３５からファン制御装置４のコントローラ４１へ送信し（ステップＳ１０）、処理を終了する。

動力制御パターン生成部７９は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、送風動力取得部７４で取得した測定データと送風制御パターン生成部７７により生成した送風制御パターンとに基づいて動力制御パターンを生成する機能ブロックである。また、この動力制御パターン生成部７９は、送風制御パターンに従って動作した際の動力を推定する制御後動力推定手段、この推定した動力と送風制御前の動力との比較から動力削減余地を算出する動力削減余地算出手段としても機能し、必要風量・動力制御対比データ、動力制御パターンデータ８２、および動力削減余地グラフデータ８３も作成する。

生成データ出力部８０は、送風制御パターン作成プログラムに従って動作する演算制御部３１が、表示部３３、記憶部３４、およびＩ／Ｆ部３５に対して必要風量・動力制御対比データ８１、動力制御パターンデータ８２、および動力削減余地グラフデータ８３を出力（表示、記憶、送信）させる機能ブロックである。

必要風量・動力制御対比データ８１は、図８（Ａ），（Ｂ）に説明した必要風量８１ａと動力量８１ｂのグラフに表示され、動力制御パターンデータ８２は、図８（Ａ），（Ｂ）に説明した動力量８１ｂのグラフに表示される。ここで表示する動力量８１ｂは、ＦＦＵ５２の稼働率により示している。また、動力削減余地グラフデータ８３は、図９に示す従来電力量８３ａと第１パターン電力量８３ｂと第２パターン電力量８３ｃのグラフに表示される。

図９に示す動力削減余地グラフデータ８３に基づく動力削減余地を示す画面イメージは、送風制御パターン作成装置３による送風制御を行う前の消費電力（従来電力量８３ａとして図示）と、送風制御パターン作成装置３による送風制御を行った後の消費電力（第１パターン電力量８３ｂおよび第２パターン電力量８３ｃとして図示）を対比可能に表示しており、これにより動力削減余地をユーザが明瞭に認識できるようにしている。

このようにして求めた各種の値は、図１０の画面イメージ図に示すように、表示部３３の画面に表示する構成にしてもよい。この場合、温湿度、各種風量、清浄度、および消費電力をそれぞれ時系列に表示することで、分析に利用することができる。

分析内容としては、例えば、温湿度表示部３３ａに表示される温度と湿度、または清浄度表示部３３ｂに表示される清浄度が、クリーンルームＣ１に要求される値を大きく下回っているか否か分析することで、動力削減の余地がないか検討するといったことができる。

他にも、送風制御パターン作成装置３による送風制御の前後で、温湿度表示部３３ａに表示される温度および湿度、または清浄度表示部３３ｂに表示される清浄度に問題が現れていないか、あるいは風量表示部３３ｃに表示される風量や消費電力表示部３３ｄに表示される消費電力を削減できているかを確認するといったことができる。

そして、作成された動力制御パターンデータ８２は、Ｉ／Ｆ部３５を通じてファン制御装置４に送信される。ファン制御装置４は、この動力制御パターンデータ８２を記憶部４２に記憶し、送風制御プログラムがこの動力制御パターンデータ８２を参照して、空調システム５の空調制御盤５１に対してＦＦＵ５２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

以上の構成および動作により、クリーンルームＣ１の空調システム５に使用する消費電力を低コストで容易に削減できる。すなわち、清浄度や風量を常時センサで監視して風量制御にフィードバックする従来方式であれば、センサ類の設置と維持メンテナンスが必要になってコスト増となる上に、風量の変更頻度が高くなってその分の消費電力が発生するが、上述した実施例により、フィードフォワードで送風制御パターンおよびこれに基づく動力制御パターンを決定し、その後はセンサやインバータを用いることなく空調システム５の風量を簡単に制御できるため、低コストで導入でき消費電力も削減できる。

また、センサ類２０〜２７の検知結果と演算によって送風制御パターンを自動生成し、生成した送風制御パターンに基づく動力制御パターンを適用したファン制御装置４を設置するだけでよいため、クリーンルームＣ１や空調システム５に詳しくない利用者であっても、クリーンルームＣ１内の品質に影響を与えることなく省エネを実現できる。特に、室内温度、室内湿度、および室内差圧などの室内環境がクリーンルームＣ１に要求されるレベルを確保できるように送風制御パターンの検証、再生成を行うため、風量制御を行うことによってクリーンルームＣ１内での作業に必要な室内環境が崩れることを防止できる。

また、センサ類２０〜２７により、実際の清浄度、熱負荷、および空調設備能力を測定するため、現実に近い室内塵埃量を算出し、必要送風量を適切に算出できる。

また、風量制御をＦＦＵ５２の稼働台数制御（所定台数のＦＦＵ５２のＯＮ／ＯＦＦ制御）によって実施するため、クリーンルームＣ１に備えられているＦＦＵ５２に風量調節機能がなくとも、ファン制御装置４によって風量制御を実施することができる。なお、本実施例では台数制御を行う例で説明したが、これに限らず、風量調整機能により風量を制御するよう構成してもよい。この場合、各ＦＦＵ５２が送風する風量を制御することで、風量制御を実行することができる。

また、風量制御を行うタイミングを１時間単位や稼働時間単位など任意に設定できるため、クリーンルームＣ１の用途や目的に応じた風量制御の設定を行うことができる。

また、送風制御パターンの作成に使用したセンサ類２０〜２７をクリーンルームＣ１から撤去し、別のクリーンルームＣ１の送風制御パターンの作成に利用するといった運用ができるため、クリーンルームＣ１の消費電力削減のためのサービス提供料金を安価にした上で、高価なパーティクルセンサ等を用いた精度のよい風量制御を提供することができる。

また、送風制御パターンを定期または不定期に確認更新する運用を行う場合でも、更新の際にセンサ類２０〜２７をクリーンルームＣ１に設置し、送風制御パターンの適切性確認と更新が終わればセンサ類２０〜２７をクリーンルームＣ１が撤去できるため、このセンサ類２０〜２７を別のクリーンルームＣ１でも使用することができる。

次に、一方向流クリーンルームの空調設備の消費電力を削減する実施例２について説明する。
図１１は、一方向流のクリーンルームＣ２の設備２Ｂの構成を説明する構成図であり、図１２は、クリーンルームＣ２の風量を制御する風量制御システム１Ｂのブロック図を示す。

クリーンルームＣ２は、図１１に示すように、天井に設けたＦＦＵ５２から室内下方へ送風し、室内の床面に設けられた通気孔（図示省略）から中間層Ｌに換気して垂直一方向の送風を行う構成になっている。なお、図示する例は垂直一方向式（ダウンフロー方式）の一方向流クリーンルームＣ２であるが、これに限らず水平一方向式（クロスフロー方式）など適宜の方式としてもよい。

図１２に示すように、風量制御システム１Ｂは、設備２Ｂに、換気清浄度センサ２１が設けられており、中間層Ｌ（図１１参照）の塵埃量である換気塵埃量Ｎｆｂを測定できるように構成されている。
その他の構成は、実施例１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、送風制御パターン作成装置３の演算制御部３１が送風制御パターン作成プログラムに従って実行する動作は、実施例１で図３および図４と共に説明したもの計算方法を除いて同一であるため、その詳細な説明を省略する。

図１３および図１４は、計算式を説明する説明図である。
この計算式により計算するために、図３に説明したステップＳ１で、清浄度取得部７１により、図１３に示す清浄度としての室内塵埃濃度Ｎｒ、および換気清浄度としての換気塵埃濃度Ｎｆｂを取得する。

ステップＳ２では、風量取得部７２により、換気風量Ｑｓｎ、および排気量Ｑｅを取得する。

ステップＳ３では、室内発塵量算出部７５により、次の式５により室内発塵量Ｇを算出する。

［式５］
Ｇｎ＝Ｑｓｎ×｛Ｎｒｎ−（１−η）×Ｎｆｂ｝
※Ｎｒ：室内塵埃濃度（個／ｍ^３）， Ｎｆｂ：換気塵埃濃度 （個／ｍ^３）
Ｑｅ：排気量（ｍ^３／ｍｉｎ）， Ｑｓｎ：換気風量（ｍ^３／ｍｉｎ）
Ｇｎ：室内発塵量（個／ｍｉｎ）

ステップＳ４では、必要送風量算出部７６により、図１４に示すように、次の式６により必要送風量Ｑｓを算出する。

［式６］
Ｑｓｎ＝Ｇｎ／｛Ｎｒｎ−Ｎｆｂ×（１−η）｝
※Ｇｎ：室内発塵量（個／ｍｉｎ）， Ｎｒｎ：室内塵埃濃度（個／ｍ^３）
Ｎｆｂ：換気塵埃濃度（個／ｍ^３）， Ｑｓｎ：必要風量（ｍ^３／ｍｉｎ）

以降のステップＳ４〜Ｓ１０は、実施例１と同一であるためその詳細な説明を省略する。

以上の構成および動作により、一方向流のクリーンルームＣ２に対して、実施例１と同一の作用効果を得ることができる。

この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

この発明は、非一方向流方式、一方向流方式、および併用方式など種々のクリーンルームの送風制御に利用することができ、工業用途、医療用途、食品用途など、様々な用途のクリーンルームに利用できる。

１Ａ，１Ｂ…風量制御システム、３…送風制御パターン作成装置、４…ファン制御装置、５…空調システム、４１…コントローラ、４２…記憶部、４３…Ｉ／Ｆ部、７１…清浄度取得部、７２…風量取得部、７６…必要送風量算出部、７７…送風制御パターン生成部、８０…生成データ出力部、８２…動力制御パターンデータ、Ｃ１，Ｃ２…クリーンルーム、Ｎｆａ…外気塵埃量、Ｎｆｂ…換気塵埃量、Ｎｒ…室内塵埃量、Ｑｆ…外気量、Ｑｒ…換気風量、Ｑｅ…排気量、Ｇ…室内発塵量

Claims (9)

1. クリーンルームの清浄度を取得する清浄度取得手段と、
   クリーンルームの風量を取得する風量取得手段と、
   取得した前記清浄度と風量とに基づいて必要風量を算出する必要風量算出手段と、
   該必要風量に基づいて送風を制御するため、風量を変更する時刻と、該時刻から送風すべき送風量を示す送風レベルとで構成されたパターンデータを作成する送風制御パターン作成手段とを備えた
   送風制御パターン作成装置であって、
   前記クリーンルームに備えられた送風装置の動力を取得する動力取得手段と、
   前記パターンデータに従った送風レベルの制御を行った場合の前記送風装置の動力を推定する制御後動力推定手段と、
   前記動力取得手段により取得した動力と前記制御後動力推定手段により推定した動力に基づいて動力削減余地を算出する動力削減余地算出手段とを備えた
   送風制御パターン作成装置。
2. 前記送風レベルは、前記クリーンルームに備えられた送風装置の稼働台数を定める構成である
   請求項１記載の送風制御パターン作成装置。
3. 前記送風レベルは、前記クリーンルームに備えられた送風装置に供給する動力を定める構成である
   請求項１または２記載の送風制御パターン作成装置。
4. 前記パターンデータは、前記クリーンルームに設置された作業用設備が稼働している稼働時と該作業用設備が稼働していない非稼働時とで前記送風レベルを切り替える構成である
   請求項１、２または３記載の送風制御パターン作成装置。
5. 前記クリーンルーム内の環境に関する環境情報を取得する環境情報取得手段と、
   前記パターンデータを採用した場合の前記環境情報を推定し、該パターンデータを採用するか否か判定する採用判定手段とを備えた
   請求項１から４のいずれか１つに記載の送風制御パターン作成装置。
6. 前記環境情報は、温度、湿度、室間差圧、またはこれらの複数である
   請求項５記載の送風制御パターン作成装置。
7. 前記クリーンルームとして非一方向流方式のクリーンルームを対象とし、
   前記清浄度取得手段は、前記清浄度として前記クリーンルームに入ってくる外気塵埃量と前記クリーンルームから出て行く室内塵埃量とを取得する構成であり、
   前記風量取得手段は、前記風量として外気量と換気風量と排気量とを取得する構成であり、
   前記必要風量算出手段は、
   前記室内塵埃量と前記排気量と前記外気塵埃量と前記外気量と前記換気風量とに基づいて室内発塵量を算出し、
   該室内発塵量と前記外気塵埃量と前記外気量と前記室内塵埃量と前記排気量とに基づいて必要風量を算出する構成である
   請求項１から６のいずれか１つに記載の送風制御パターン作成装置。
8. 前記クリーンルームとして一方向流方式のクリーンルームを対象とし、
   前記清浄度取得手段は、前記清浄度として前記クリーンルーム内で循環する換気塵埃量と前記クリーンルームから出て行く室内塵埃量とを取得する構成であり、
   前記風量取得手段は、前記風量として換気風量を取得する構成であり、
   前記必要風量算出手段は、
   前記換気風量と前記室内塵埃量と前記換気塵埃量とにより室内発塵量を算出し、
   該室内発塵量と前記室内塵埃量と前記換気塵埃量とにより前記必要風量を算出する構成である
   請求項１から７のいずれか１つに記載の送風制御パターン作成装置。
9. 前記パターンデータを出力する生成データ出力手段を備えた
   請求項１から８のいずれか１つに記載の送風制御パターン作成装置。

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