JP7107689B2

JP7107689B2 - 空気清浄システム

Info

Publication number: JP7107689B2
Application number: JP2018011471A
Authority: JP
Inventors: 弥長谷部; 恒佑近藤; 正幸小松原
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2038-01-26
Also published as: JP2019128128A

Description

本発明は、室内の空気を清浄化する空気清浄システムに関する。

半導体や精密機器を製造するクリーンルームでは高い空気清浄度が求められるが、過剰な空気清浄度によって設備費や運転コストが高まることは好ましくない。そこで本出願人は特許文献１および特許文献２に記載のシステムを提案している。

特許文献１に記載のシステムでは、熱交換装置と空気清浄装置とを別体化して、温度調整と空気清浄化とを個別かつ必要限度で行うことが可能となり、いずれか一方が他方の影響によって過剰な能力で運転されてしまうことがない。また、空気の流れはクリーンルーム内を循環・対流させることが可能になり、床下や天井裏の空気流路が不要となる。

特許文献２に記載のシステムでは、クリーンルーム内で複数の生産装置および複数の空気清浄装置が設けられている場合で、特に高い空気清浄度が求められる生産装置に対しては専用の空気清浄装置を設けて局所的に清浄化させることができる。そして他の生産装置が設けられている箇所に対しては過剰な空気清浄化がなされることがない。

また、クリーンルームでは人の存在が清浄度低下の要因となる。特許文献３に記載のシステムでは、クリーンルームの入口に人感センサを設け、この人感センサにより人の有無を検知して空気清浄装置の運転状態を変化させている。

特開２００４－２７８８８７号公報特開２００６－１１２７５５号公報特開２０１２－１４９７８７号公報

特許文献１および特許文献２に記載のシステムではクリーンルーム内の清浄度をパーティクルセンサでモニタリングすることにより、特定位置のパーティクルセンサに基づいて特定位置の空気清浄装置を制御し、特定位置のパーティクルセンサに基づいて複数台の空気清浄装置を制御し、または複数のパーティクルセンサの信号の平均値に基づいてクリーンルーム内全ての空気清浄装置を制御することもできる。しかしながら、このようなシステムでは中央監視部で複雑な集中制御が行われることから、システム構築がコスト高となる。

また、特許文献３に記載のシステムでは、人感センサがクリーンルームの入口に設けられているだけであり、クリーンルーム内における人の存在箇所までは特定することができず、ポイントを絞った空気清浄はできない。したがって人の存在しない箇所まで含めて一律的な空気清浄が行われることとなり、効率的でない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、システム構築コストおよび運転コストを低減させることのできる空気清浄システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる空気清浄システムは、室内の複数の空気清浄領域に対応してそれぞれ設けられた空気清浄装置と、前記室内の複数の人検知領域に対応してそれぞれ設けられた人感センサと、を有し、前記空気清浄領域と前記人検知領域との重複箇所について、該空気清浄領域に対応している前記空気清浄装置は、該人検知領域に対応している前記人感センサと組み合わされ、前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサによる人有無信号に基づいて空気を清浄化させることを特徴とする。

前記空気清浄領域と前記人検知領域とは１対１に対応していてもよい。

前記人感センサは前記空気清浄装置に固定されていてもよい。

前記空気清浄装置は、前記人有無信号を前記人感センサから直接供給されてもよい。

前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサが人を検知しないときには停止または低出力運転とし、人を検知しているときには定格出力運転または検出した人数に応じた出力で運転してもよい。

前記室内の清浄度を検出するパーティクルセンサを有し、前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサが人を検知しないときには停止または低出力運転とし、人を検知しているときには前記パーティクルセンサで検出される清浄度に基づいて運転してもよい。

前記室内の清浄度を検出するパーティクルセンサを有し、前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサが人を検知しないときには前記パーティクルセンサで検出される清浄度に基づいて運転し、人を検知したときに一旦定格出力で運転し、その後前記パーティクルセンサで検出される清浄度に基づいた運転に戻してもよい。

いずれかの前記人感センサが閾値以上の人の移動を検知したときに、全ての前記空気清浄装置を定格出力で運転させてもよい。

前記空気清浄装置は、前記人感センサによって検出される人の作業種類によって運転出力を調整してもよい。

本発明にかかる空気清浄システムでは、空気清浄領域と人検知領域との重複箇所について、該空気清浄領域に対応している空気清浄装置は、該人検知領域に対応している前記人感センサと組み合わされ、空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサによる人有無信号に基づいて空気を清浄化させる。これにより、人の存在箇所を考慮した効率的運転が実現されて運転コストを低減させることができる。また、中央監視部による複雑な集中制御が不要であることからシステム構築コストが低減する。

図１は、本発明の実施形態である空気清浄システムを示す模式図である。図２は、変形例にかかる空気清浄システムを示す模式図である。

以下に、本発明にかかる空気清浄システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態である空気清浄システム１０を示す側面図である。空気清浄システム１０はクリーンルーム（室）１２の空気を清浄化するシステムである。クリーンルーム１２には、半導体や精密機器の製造装置１４が設けられており、空気が清浄化された環境が必要となっている。

空気清浄システム１０ではクリーンルーム１２内を領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５に区分けしてこれらの領域Ａ１～Ａ５に対して空気の清浄化を行う。なお、図１では領域Ａ１～Ａ５は左右に直列状となっているが、実際には奥行き方向も含めて升目状にしてもよい。領域Ａ１～Ａ５は厳密に区分されるものではなく、重なり合う部分があってもよい。領域Ａ１～Ａ５は面積がそれぞれ異なっていてもよい。

空気清浄システム１０は、領域Ａ１～Ａ５に対応してそれぞれ設けられた空気清浄装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅと、領域Ａ１～Ａ５に対応してそれぞれ設けられた人感センサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅと、領域Ａ１～Ａ５に対応してそれぞれ設けられたパーティクルセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅと、熱交換装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとを有する。空気清浄装置１６ａ～１６ｅ、人感センサ１８ａ～１８ｅ、パーティクルセンサ２０ａ～２０ｅ、熱交換装置２２ａ～２２ｄ、領域Ａ１～Ａ５は、それぞれ代表的に空気清浄装置１６、人感センサ１８、パーティクルセンサ２０、熱交換装置２２、領域Ａとも呼ぶ。

空気清浄システム１０では、空気清浄装置１６ａ～１６ｅが対応する空気清浄領域が領域Ａ１～Ａ５であるとともに、人感センサ１８が対応する人検知領域も領域Ａ１～Ａ５であって両者は重複・一致している。

空気清浄装置１６は、クリーンルーム１２内の上方で、天面１２ａよりはやや下方に配置されており、上部に設けられたファン２４と、下部に設けられたＨＥＰＡ（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＡｉｒ）２６とを有する。空気清浄装置１６は、ファン２４により上方から吸い込んだ空気をＨＥＰＡ２６で清浄化して下方の領域Ａ１～Ａ５に向けて吹き出す。ファン２４は回転数可変駆動式である。空気清浄装置１６は図示しない制御部を備えており、状況に応じてファン２４の回転数を制御することができる。空気清浄装置１６はＦＦＵ（ＦａｎＦｉｌｔｅｒＵｎｉｔ）とも呼ばれる。

人感センサ１８は、領域Ａに人間Ｈが存在するか否かを検出するセンサであり、例えば赤外センサ、電磁センサまたはカメラが挙げられる。人感センサ１８は領域Ａに存在する人間Ｈの人数を検出することも可能である。また、人感センサ１８は人間Ｈの人数だけでなく動作を検出することができるとともに、その動作の種類や頻度に基づいて作業種別を判断することができる。検知可能な動作には歩行も含まれる。人感センサ１８ａ～１８ｅは空気清浄装置１６ａ～１６ｅと一体的に固定されており、それぞれ対応する空気清浄装置１６の制御部に検出信号を供給する。

パーティクルセンサ２０は、領域Ａの清浄度、つまり粒子濃度を検出するセンサであり、空気清浄装置１６よりは低い箇所で、たとえば空気清浄装置１６の直下に配置される。パーティクルセンサ２０には温度センサが併設されていてもよい。パーティクルセンサ２０ａ～２０ｅは、それぞれ対応する空気清浄装置１６の制御部に検出信号を供給する。温度の信号は熱交換装置２２ａ～２２ｄに供給される。

熱交換装置２２は空気清浄装置１６よりも上方で、天面１２ａの近傍に配置されており、下方から吸い込んだ空気を熱交換（熱除去）して側方に向けて吹き出す。熱交換装置２２は、各空気清浄装置１６の中間位置に設けられている。熱交換装置２２は図示しない制御部を備えており、温度センサの信号や状況に応じて設定温度や風速を調整可能である。熱交換装置２２が吹出す処理後の空気は、熱交換装置２２の空気吸込口へ短絡せず、且つ、空気清浄装置１６の空気吸込口へ十分に吸込まれる風速とする。熱交換装置２２はＦＣＵ（ＦａｎＣｏｉｌＵｎｉｔ）とも呼ばれる。

このように構成される空気清浄システム１０では、空気清浄装置１６ａ～１６ｅが人感センサ１８ａ～１８ｅの人有無信号に基づいてそれぞれ分担する領域Ａ１～Ａ５について空気清浄を行う。クリーンルーム１２内の空気は、空気清浄装置１６ａ～１６ｅの上方から吸い込まれて清浄化されて下方に吹き出され、製造装置１４や人間Ｈなどの熱源によって加温された後に床面１２ｂで折り返して上昇する。上昇した空気は各空気清浄装置１６の中間に配置されている熱交換装置２２ａ～２２ｄに吸い込まれ、熱交換された後に側方に吹出されて再び空気清浄装置１６ａ～１６ｅに吸い込まれて対流することになる。なお、図１および図２ではクリーンルーム１２内の空気の流れを矢印で示している。

空気清浄システム１０では、空気清浄装置１６と熱交換装置２２とが別体化していることから、温度調整と空気清浄化とを個別かつ必要限度で行うことが可能となり、いずれか一方が他方の影響によって過剰な能力で運転されてしまうことがない。また、空気の流れはクリーンルーム１２内を循環・対流させることが可能になり、床下や天井裏の空気流路が不要となる。

さらに、空気清浄システム１０は、空気清浄装置１６ａ～１６ｅがそれぞれ併設する人感センサ１８ａ～１８ｅの人有無信号に基づいて人の存在箇所を考慮し、領域Ａ１～Ａ５の空気を個別に清浄化することにより効率的な清浄化が行われる。

空気清浄装置１６ａ～１６ｅは、基本的には人感センサ１８ａ～１８ｅの人有無信号に基づいて運転を行い、例えば人間Ｈのいない領域Ａ１、Ａ４を分担する空気清浄装置１６ａ、１６ｄは運転を停止または低出力運転とする。また、人間Ｈが存在する場合には検出した人数に応じた出力で運転する。例えば、人間Ｈが一人検出される領域Ａ３、Ａ５を分担する空気清浄装置１６ｃ、１６ｅは中間出力運転とし、人間Ｈが二人検出される領域Ａ２を分担する空気清浄装置１６ｂは定格出力運転とする。これにより、領域Ａごとの人数に応じた適正な空気清浄が行われ、無駄がない。さらに、人感センサ１８ａ～１８ｅによって判断される人間Ｈの動作・作業に基づいて空気浄装置１６の運転出力を調整してもよい。人間Ｈの動作・作業によって発塵量が異なるためである。

空気清浄装置１６と人感センサ１８とが一体化されていることにより、空気清浄装置１６が空気清浄を行う領域と人感センサ１８が人間Ｈの有無を検出する領域とが１対１に対応して、領域Ａごとに個別の空気清浄を適正に行うことができる。空気清浄装置１６と人感センサ１８とは一組で独立的な運転が可能となり、中央監視部で複雑な集中制御を行う必要がなく、システムが簡素化されてコストダウンを図ることができる。空気清浄装置１６は、併設する人感センサ１８から人有無信号が直接供給され、信号線の配索が不要で設置が簡易である。

空気清浄装置１６の運転は以下のように、様々な形態をとることができる。例えば、空気清浄装置１６は、組み合わされた人感センサ１８が人間Ｈを検知しないときには停止または低出力運転とし、人間Ｈを検知しているときにはパーティクルセンサ２０で検出される清浄度に基づいて出力を調整しながら運転してもよい。これにより、人間Ｈの有無とクリーンルーム１２内の清浄度とに基づいた複合的な空気清浄化が行われる。

また、空気清浄装置１６は、組み合わされた人感センサ１８が人間Ｈを検知しないときにはパーティクルセンサ２０で検出される清浄度に基づいて運転し、人間Ｈを検知したときに一旦定格出力で運転し、その後パーティクルセンサ２０で検出される清浄度に基づいた運転に戻すようにしてもよい。これにより、クリーンルーム１２内に人間Ｈが入ってきたときに重点的な空気清浄化が行われ、高い清浄度を保つことができる。

空気清浄装置１６は低出力運転から定格出力運転として安定するまでには多少の時間（例えば１分程度）がかかる。そのため人間Ｈが歩行して領域Ａ１～Ａ５間を移動している場合には、人間Ｈを検出してから定格運転に移行しても間に合わないこともある。したがって、人感センサ１８ａ～１８ｅによる人間Ｈの検出について場合分けすると好ましい。

例えば、始業時、休憩時、終業時などで多くの人間Ｈが一度に移動してクリーンルーム１２内の全体としての発塵量が増加する場合を考える。このとき、領域Ａ１～Ａ５のうちいずれか１つ以上で複数（閾値）の人間Ｈが歩行することを検知することになるので、クリーンルーム１２内の全ての空気清浄装置１６ａ～１６ｅを定格運転させるとよい。この場合、空気清浄装置１６ａ～１６ｅ同士は互いに情報通信可能なように構成しておくとよい。

また、始業時、休憩時、終業時以外の場合で歩行する人間Ｈが少ない場合には、空気清浄装置１６は、上述した運転方法に基づいて個別に運転出力を調整するとよい。すなわち、人感センサ１８による人有無信号に基づいて空気を清浄化し、または人間Ｈを検知しているときにはパーティクルセンサ２０で検出される清浄度に基づく運転などすればよい。

さらに、空気清浄装置１６は、人感センサ１８によって検出される人間Ｈの作業種類（例えば、動きが大きい、中程度、ほぼ移動せずに腕のみの作業）によって運転出力を調整してもよい。

図１に示した空気清浄システム１０では、空気清浄装置１６が対応する空気清浄領域と、人感センサ１８が対応する人検知領域とが一致しているが、両者は必ずしも一致していなくてもよい。例えば、図２に示すように、人感センサ１８ａ～１８ｄを熱交換装置２２ａ～２２ｄに設けて、高い位置から人間Ｈを検出するようにしてもよい。この場合、人感センサ１８ａ～１８ｄによる人検知領域ＳＡ１～ＳＡ４は、上記の領域Ａ１～Ａ５とは一致しないが、領域Ａの空気清浄装置１６は、領域Ａと重複している人検知領域ＳＡの人感センサ１８と組み合わせればよい。例えば、空気清浄装置１６ｃは領域Ａ３に対応しており、該領域Ａ３は人検知領域ＳＡ２およびＳＡ３と重複しているので、空気清浄装置１６ｃは人感センサ１８ｂおよび人感センサ１８ｃの人有無信号に基づいて運転状態を決定すればよい。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０空気清浄システム
１２クリーンルーム
１４製造装置
１６、１６ａ～１６ｅ空気清浄装置
１８、１８ａ～１８ｅ人感センサ
２０、２０ａ～２０ｅパーティクルセンサ
２２、２２ａ～２２ｄ熱交換装置
Ａ１～Ａ５領域
Ｈ人間

Claims

室内の複数の空気清浄領域に対応してそれぞれ設けられた空気清浄装置と、
前記室内の複数の人検知領域に対応してそれぞれ設けられた人感センサと、
前記室内の清浄度を検出するパーティクルセンサと、
を有し、
前記空気清浄領域と前記人検知領域との重複箇所について、該空気清浄領域に対応している前記空気清浄装置は、該人検知領域に対応している前記人感センサと組み合わされ、
前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサによる人を検知して発せられる信号に基づいて空気を浄化し、組み合わされた前記人感センサが人を検知しないときには前記パーティクルセンサで検出される清浄度に基づいて運転し、人を検知したときに一旦定格出力で運転し、その後前記パーティクルセンサで検出される清浄度に基づいた運転に戻すことを特徴とする空気清浄システム。
室内の複数の空気清浄領域に対応してそれぞれ設けられた空気清浄装置と、
前記室内の複数の人検知領域に対応してそれぞれ設けられた人感センサと、
を有し、
前記空気清浄領域と前記人検知領域との重複箇所について、該空気清浄領域に対応している前記空気清浄装置は、該人検知領域に対応している前記人感センサと組み合わされ、
前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサによる人を検知して発せられる信号に基づいて空気を浄化し、
いずれかの前記人感センサが閾値以上の人の移動を検知したときに、全ての前記空気清浄装置を定格出力で運転させることを特徴とする空気清浄システム。
室内の複数の空気清浄領域に対応してそれぞれ設けられた空気清浄装置と、
前記室内の複数の人検知領域に対応してそれぞれ設けられた人感センサと、
を有し、
前記空気清浄領域と前記人検知領域との重複箇所について、該空気清浄領域に対応している前記空気清浄装置は、該人検知領域に対応している前記人感センサと組み合わされ、
前記空気清浄装置は、組み合わされた前記人感センサによる人を検知して発せられる信号に基づいて空気を浄化し、前記人感センサによって検出される人の作業種類によって運転出力を調整することを特徴とする空気清浄システム。