JP6285358B2 - クリーンルームのための気流の検測方法と検測システム - Google Patents
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Description
本発明は、クリーンルームのための気流を検測する方法と検測システムに関する。
医療・製薬、液晶表示装置または半導体デバイスの製造などの分野において、有害菌や不純物、粒子状物質などが製品の品質に大きな影響を与える。そのため、製造環境の清潔度が基準に達しているかどうかは製品品質を大きく左右する。このクリーンルームの清潔度を確保するにはクリーンルームの気流分布特性を正確に把握することが有効である。そこで、クリーンルームの気流分布特性を正確に把握するのに最も効果的な方法の一つとしては、リーンルーム内の気流を可視化し観測することが知られる。図1に示すように、従来、ミスト発生装置に有機溶剤が良く使われているが、水蒸気が使われる場合もある。有機溶剤を使う場合発生した霧の粒子がより小さく、液滴がより小さく、ミスト量が比較的増大し、密度分布もより平均化される。また、有機溶剤によるミストや水蒸気は空気中で白くなったり、その他の色に変色する特性を利用し、クリーンルーム内の有機溶剤のミスト気流の運動を観察することで、有害な渦流や異常な流れがあるかどうかを確認し、クリーンルーム内の気流分布を把握することができる。
しかし、上記方法により、有機溶剤による汚染が発生し、検測は測定者の目視確認によって判定するので判定が難しくて正確率が低く、ミスト散布距離が短いので、可視化されたミスト量が限られ、大きな面積の空間内での検測は難しいなどの問題点が存在する。
上記問題点の少なくとも一部を解決するため本発明が考えられた。
本発明の一実施形態には、環境ガスと温度差があるサンプルガスによりクリーンルーム内にサンプルガス流を形成するクリーンルームのための気流検測方法を提供する。
本発明の検測方法は、例えば、クリーンルーム内の気流に従いサンプルガス流を形成するサンプルガスを放出するステップと、赤外線によって前記サンプルガス流を検測し赤外線放射エネルギー分布画像を取得するステップと、赤外線放射エネルギー分布画像を赤外線サーモグラフィ画像に変換するステップと、赤外線サーモグラフィ画像における空間と時間の対応関係に基づいてクリーンルーム内の気流分布特性を算出するステップと、を含む。
前記赤外線検測は連続的に行われることが好ましい。
前記赤外線検測は前記赤外線サーモグラフィ画像を表示するステップをさらに含むことが好ましい。
気流分布特性は、例えば、測定区域内の風速、三次元流れ方向と渦流の中の少なくとも一つを含む。
例えば、測定区域内の風速は、単位時間内にサンプルガスの移動距離で表す。また、三次元流れ方向は、単位時間内にサンプルガスと基準位置との相対位置の変化量で表す。
また、他の実施形態では、環境ガスと温度差があるサンプルガスを放出してクリーンルーム内でサンプルガス流を形成するサンプルガス供給器を含む検測システムを提供する。
前記サンプルガスは、液体窒素、ドライアイス或いは水蒸気であることが好ましい。
また、前記測定システムは、さらに、前記サンプルガス流に対して赤外線検測を行い赤外線放射エネルギー分布画像を取得し、この赤外線放射エネルギー分布画像を赤外線サーモグラフィ画像に変換するサーモグラフィ装置と、前記赤外線サーモグラフィ画像に基づいてクリーンルーム内の気流分布特性を計算する解析装置と、をさらに含む。
前記サーモグラフィ装置は連続的に赤外線による検測が行われることが好ましい。
前記サーモグラフィ装置は前記赤外線サーモグラフィ画像を表示することが好ましい。
さらに、前記サーモグラフィ装置は、赤外線で前記サンプルガス流を検測し赤外線放射エネルギー分布画像を取得する赤外線検測器と、赤外線放射エネルギー分布画像をスキャンして電気信号を取得する感光ユニットと、電気信号を赤外線サーモグラフィ画像に変換するビデオコンバーターと、を含むことができる。
また、気流分布特性は、測定区域内の風速、三次元流れ方向、渦流の中の少なくとも一つを含む。
前記測定システムには、サンプルガスの温度変化に基づき赤外線サーモグラフィ画像を校正する校正ユニットをさらに含むことが好ましい。
次に添付図面と実施形態に基づいて本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の実施形態により提供されるクリーンルームのための気流検測方法によれば、環境ガスと温度差があるサンプルガス利用しクリーンルーム内にサンプルガス流を形成する。このサンプルガスは、環境ガスの流れに従い流れることでサンプルガス流を形成する。サンプルガスと環境ガスとの温度差によってサーモグラフィでサンプルガス流を正確に検測でき、ガス流の流れ方向を記録し、ガス流の速度を算出することができる。また、表示装置に温度分布画像を表示し、サンプルガス流の動きを直接観察でき、加えて環境ガスの動きも観察できる。
本発明のクリーンルームのための気流測定法は、サンプルガスを放出しクリーンルーム内のガス流に従いサンプルガス流を形成するステップと、赤外線によって前記サンプルガス流を検測し、赤外線放射エネルギー分布画像を取得するステップと、前記赤外線放射エネルギー分布画像を赤外線サーモグラフィ画像に変換するステップと、赤外線サーモグラフィ画像における空間と時間の対応関係に基づきクリーンルーム内の気流分布特性を算出するステップとを、含む。
サンプルガスについては、その密度が環境ガスの密度に相当する、即ち、環境ガスの密度と同一又は近いことが求められる。そのようなサンプルガスを使用すれば、重力による測定ミスを避けることができる。このようにすれば、サンプルガスは、環境ガスに従い流れ、密度の違いによりサンプルガスが沈んだり浮き上がったりして、検測結果に影響を与えることがない。
また、サンプルガスと環境ガスとの間に温度差があることから、測定方法は赤外線測定法であり、測定結果は赤外線放射エネルギー分布画像であることが好ましい。赤外線放射エネルギー分布画像をスキャンして赤外線サーモグラフィ画像に変換してから、測定区域内の風速と流れ方向の三次元測定結果を算出できる。計算方法としては、単位時間内の検測対象となるサンプルガスの移動距離を測定区域内の風速とし、例えば、サーモグラフィ装置を基準点にし、単位時間内の検測対象となるサンプルガスの基準点に対する位置変化を測定区域内の三次元の流れ方向とする。
また、赤外線サーモグラフィ画像から測定区域内に渦流や異常気流などの現象があるかどうかを観測でき、観測された渦流は清潔度に影響があるか、又は、異常気流は清潔度の低い所から清潔度の高い所への不利な気流であるか、などを判断できる。
また、風速と流れ方向によってクリーンルームの単位体積内の換気回数を正確に測定しクリーンルーム内の清潔度などを判断することができる。
本発明のクリーンルームのための気流測定方法によると、サーモグラフィ装置を使ってサンプルガスの流れを能動的に測定し、より正確な測定結果ができる。また、クリーンルームへの汚染を防ぐために、サンプルガスとして液体窒素、ドライアイス、水蒸気など環境ガスと温度差のあるガスを使用するのが好ましい。検測設備として、技術が成熟し、精度の高い赤外線検測システムが好ましい。
本発明のクリーンルームのための気流測定システムは、環境ガスと温度差があるサンプルガスを放出してクリーンルーム内でサンプルガス流を形成するサンプルガス供給器を備える。
サンプルガスとして、液体窒素、ドライアイス或は水蒸気など、環境ガスと温度差のある気体が好ましい。
また、測定システムは、前記サンプルガス流に対して赤外線検測を行い、赤外線放射エネルギー分布画像を取得し、この赤外線放射エネルギー分布画像を赤外線サーモグラフィ画像に変換するサーモグラフィ装置と、前記赤外線サーモグラフィ画像に基づいてクリーンルーム内の気流分布特性を計算する解析装置と、をさらに含む。
サーモグラフィ装置は、赤外線でサンプルガス流と環境ガスに対して具体的な分布状態を連続的に検測し、赤外線放射エネルギー分布画像を取得する赤外線検測器と、赤外線放射エネルギー分布画像をスキャンして電気信号を取得する感光ユニットと、電気信号を赤外線サーモグラフィ画像に転換するビデオコンバーターと、得られた赤外線サーモグラフィ画像を表示する表示装置とを含む。この表示装置により、研究者は直接に気流の状況を観測でき、渦流などの存在を判断できる。渦流は、不純物や粒子などがクリーンルームから排出することができないなどクリーンルームの清潔度へ不利な影響がある場合もある。また、クリーンルームの清潔度に影響をあまり与えない渦流もあるが、このような渦流の位置や発生原因を把握すれば後の研究やシステムの改善に役に立つ。
図2を参考しながら本発明の測定方法の一実施形態を説明する。この測定方法は、クリーンルーム内の気流に従いサンプルガス流を形成する低温または高温のサンプルガスを放出し、測定空間内にガスの温度差を形成するステップと、赤外線によって前記サンプルガス流を検測し赤外線放射エネルギー分布画像を取得するステップと、赤外線放射エネルギー分布画像を赤外線サーモグラフィ画像に変換するステップと、赤外線サーモグラフィ画像に基づいて、例えば測定空間内の風速、三次元気流方向、渦流の存在などの気流分布特性を解析するステップと、を含む。
サンプルガスに対して、技術が成熟して正確率の高い赤外線測定法で測定するのが好ましい。赤外線測定法によってサンプルガスの行き届いた空間位置を連続的に測定し、動態的データを取得できる。
本実施形態では、赤外線検測器を利用して液体窒素、ドライアイス或は水蒸気などの目標気流を測定し赤外線放射エネルギー分布画像を取得する。更に感光ユニットによって赤外線放射エネルギー分布画像をスキャンして放射エネルギーを電気信号へ転換する。さらに、電気信号を増幅してスタンダードビデオ信号に変換する。テレビブラウン管やモニターによってこのビデオ信号を表示し、可視化した赤外線サーモグラフィ画像を表示する。この赤外線サーモグラフィ画像における変位の空間や時間を合わせて計算し、測定区域内の風速や三次元流れ方向が得られ、気流方向と風速を判定できる。同時に、連続的に記録された赤外線サーモグラフィ画像を解析し、赤外線サーモグラフィ画像を観測してクリーンルームの清潔度に影響を与える不利な渦流や異常気流があるかどうかを確認できる。
また、サンプルガスの温度変化校正ユニットを追加することもできる。サンプルガスの温度と測定区域内の温度を自動的に換算し、サンプルガスの温度変化を求め、その結果によって赤外線サーモグラフィ画像を校正する。さらに、空間変位の時間変化に基づいて風速、流れ方向と風量などのパラメーターを正確に計算しクリーンルームの清潔度を正確に評価する。
以上は本発明の好ましい実施形態であるが、本発明の技術範囲はそれに限定するものではなく、当業者は本発明の開示した技術範囲内で容易に想到できる変化や置換は全て本発明の保護範囲内で行うものとする。そのため、本発明の保護範囲は請求項に定められる保護範囲に準じるものとする。
Claims (13)
- クリーンルーム内にサンプルガス流を形成するために、前記クリーンルーム内の環境ガスの温度と差がある温度を有するサンプルガスを放出するステップであって、前記サンプルガスの密度は環境ガスの密度に相当する、放出するステップと、
前記サンプルガス流の赤外線サーモグラフィ画像を取得するステップと、を含む、
クリーンルームのための気流測定方法。 - クリーンルーム内の気流に従いサンプルガス流を形成するために、前記サンプルガスを放出するステップと、
赤外線によって前記サンプルガス流を測定し、赤外線放射エネルギー分布画像を取得するステップと、
前記赤外線放射エネルギー分布画像を前記赤外線サーモグラフィ画像に変換するステップと、
前記赤外線サーモグラフィ画像における空間と時間の変化関係によってクリーンルーム内の気流分布特性を計算するステップと、を含む請求項１に記載のクリーンルームのための気流測定方法。 - 前記赤外線による測定は連続的に行われる、請求項２に記載のクリーンルームのための気流測定方法。
- 前記赤外線サーモグラフィ画像を表示するステップをさらに含む、請求項２又は３に記載のクリーンルームのための気流測定方法。
- 前記気流分布特性は、測定区域内の風速、三次元流れ方向、及び渦流の中の少なくとも一つを含む、請求項２から４のいずれか１項に記載のクリーンルームのための気流測定方法。
- 測定区域内の風速を計算するには、単位時間内のサンプルガスの移動距離を測定区域内の風速とし、三次元流れ方向を計算するには、単位時間内のサンプルガスと基準位置との相対位置変化を測定区域内の三次元流れ方向とする、請求項５に記載のクリーンルームのための気流測定方法。
- クリーンルーム内にサンプルガス流を形成するために、環境ガスとの温度差があるサンプルガスを放出するように構成された、サンプルガス供給器と、
赤外線によって前記サンプルガス流を測定し、赤外線放射エネルギー分布画像を取得し、更に前記赤外線放射エネルギー分布画像を赤外線サーモグラフィ画像に変換するように構成された、サーモグラフィ装置と、
前記サンプルガスの温度変化によって前記赤外線サーモグラフィ画像を校正するように構成された、温度変化校正ユニットと、
を備えるクリーンルームのための気流測定システム。 - 前記サンプルガスは、液体窒素、ドライアイス、又は水蒸気から取得される、請求項７に記載のクリーンルームのための気流測定システム。
- 前記赤外線サーモグラフィ画像に基づいてクリーンルーム内の気流分布特性を計算する解析装置をさらに備える、請求項７又は８に記載のクリーンルームのための気流測定システム。
- 前記サーモグラフィ装置は連続的に赤外線によって測定を行う、請求項９に記載のクリーンルームのための気流測定システム。
- 前記サーモグラフィ装置は前記赤外線サーモグラフィ画像を表示する、請求項９又は１０に記載のクリーンルームのための気流測定システム。
- 前記サーモグラフィ装置は、
赤外線によって前記サンプルガス流を検測し、赤外線放射エネルギー分布画像を取得する赤外線検測器と、
前記赤外線放射エネルギー分布画像をスキャンして電気信号を取得する感光ユニットと、
取得された電気信号を赤外線サーモグラフィ画像に変換するビデオコンバーターと、を備える、請求項９から１１のいずれか１項に記載のクリーンルームのための気流測定システム。 - 前記気流分布特性は、測定区域内の風速、三次元流れ方向、及び渦流の中の少なくとも一つを含む、請求項９から１２のいずれか１項に記載のクリーンルームのための気流測定システム。
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