KR20210029360A - 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템과 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부 챔버와, 하부 챔버와, 풍도 구간과, 온도 제어 모듈과, 팬 필터 유닛과 그레이팅 및, 제어부로 구성되되, 압력차 측정 센서가 설치되고, 상기 제어부는 각 팬 필터 유닛으로부터 수신되는 압력 측정값과 구동 모터의 회전 속도 값을 수신 받아 상기 회전속도제어모듈로 하여금 팬의 회전 속도를 조절시키는 연산모듈을 포함함으로써, 팬 필터 유닛의 RPM을 실제 팬 필터 유닛 내부의 실시간 압력에 대응될 수 있게 조절시킴으로써 불필요한 전력 소모를 줄여서 운영비용의 대폭 절감 및 효율적인 차압 유지 관리가 가능하고, 또한 이상이 발생된 팬 필터 유닛을 조기에 발견함으로써 팬 필터 유닛 이상으로 인한 실내 공기 조화의 균형이 교란되면서 발생될 수 있는 제품의 품질 불량을 최소화시킬 수 있는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템과 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법을 제공하고자 한다.
Description
본 발명은 먼지, 온도, 습도, 기압 및 기타 오염이 제어되고 통제되어야 하는 클린 룸에 적용되는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템과 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법에 관한 것이다.
각종 연구실이나 첨단 장비 취급 시설 및 반도체 생산에 특히 널리 이용되는 클린 룸은 공기의 오염을 방지시키고 차압이 일정하게 유지되도록 공기조화 시스템이 설치된다.
공기조화 시스템에서 팬 필터 유닛은 순환되는 공기로부터 지속적으로 먼지 기타 오염물질을 제거시키면서 클린 룸 내부로 정화된 공기를 공급시키는 작용을 한다.
팬 필터 유닛은 통상적으로 클린 룸에 균일하게 정화된 공기를 공급시킬 수 있게 복수개가 천정 또는 벽면에 설치된다.
클린 룸은 내부에서 공기정화가 필요한 작업이 이루어지는 동안 지속적으로 공기조화가 이루어져야 하므로 수많은 팬 필터 유닛은 장시간 가동되므로 상당한 전력이 소모된다.
그런데 클린 룸을 위한 공기조화 시스템 내부를 흐르는 공기의 흐름 및 클린 룸 내부의 기압과 공기 흐름은 필터의 상황과 온도 변화에 따라 계속 변화하기 마련이므로 이에 대응되게 팬 필터 유닛 내부의 팬을 가동시키는 구동 모터의 속도를 수시로 조절하여야 한다.
그러나 종래에는 팬 필터 유닛의 사양에 따른 속도로 고정시켜 팬 필터 유닛을 가동시키는 것이 통상적이므로 이 경우 불필요한 빠른 회전이 장시간 유지되므로, 전력 소모에 따른 막대한 비용이 발생되는 문제점이 있다.
또한 수많은 팬 필터 유닛 중 어느 하나가 기기 이상이 발생되더라도 가시적으로 드러날 정도의 문제가 발생되기 전까지는 어느 팬 필터 유닛에서 문제가 발생되었는지를 감지하기가 힘들므로, 이상이 생긴 팬 필터 유닛을 발견한 상황에서는 이미 실제 문제가 될 정도의 실내 공기 오염이 발생될 가능성이 높다.
특히 최근 고도로 정밀한 제어가 요구되는 장비들의 국내 도입이 대규모로 추진되는 상황에서 이러한 문제점은 반도체 제품의 품질과 직결되므로 조속히 이를 해결시킬 기술이 요청된다.
등록특허공보 제10-1307152호(공고일자: 2013. 09. 10)
이에 본 발명은 팬 필터 유닛의 RPM을 실제 팬 필터 유닛 내부의 실시간 압력에 대응될 수 있게 조절시킴으로써 불필요한 전력 소모를 줄여서 운영비용의 대폭 절감 및 효율적인 차압 유지 관리가 가능하고, 또한 이상이 발생된 팬 필터 유닛을 조기에 발견함으로써 팬 필터 유닛 이상으로 인한 실내 공기 조화의 균형이 교란되면서 발생될 수 있는 제품의 품질 불량을 최소화시킬 수 있는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템과 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템은 반도체 제조가 이루어지는 클린 룸 내부의 공기를 정화시키기 위한 공기조화 시스템으로서, 클린 룸 상부에 형성되며 클린 룸 내부와 연통되는 상부 챔버와, 클린 룸 하부에 형성되며 클린 룸 내부와 연통되는 하부 챔버와, 클린 룸 외부에 형성되며 상부 챔버와 하부 챔버를 연결시키는 풍도 구간과, 풍도 구간에 설치되어 풍도 구간을 통과하는 공기를 클린 룸의 규격에 맞는 온도로 제어시키는 온도 제어 모듈과, 하우징과, 하우징 내부에 설치된 팬과, 팬을 회전시키는 구동모터와, 하우징 내부에 설치된 에어 가이드와, 하우징 내부에 설치되며 팬과 클린 룸 사이에 배치되는 필터와, 하우징 유입구에 설치되어 공기를 팬으로 유도시키는 벨 마우스 및, 하우징의 천정 또는 내벽에 설치되며 상기 구동모터의 회전 속도를 제어시키는 회전속도제어모듈로 이루어져서, 클린 룸 상부에 설치되어 상부 챔버 내부의 공기를 정화시키면서 클린 룸 내부로 공급시켜 상부 챔버와 클린 룸을 연통시키는 팬 필터 유닛과, 클린 룸 바닥에 설치되어 클린 룸 내부의 공기가 하부 챔버로 배출되도록 클린 룸과 하부 챔버를 연통시키는 그레이팅 및, 팬 필터 유닛과 온도 제어 모듈과 연결되어 팬 필터 유닛의 팬 회전속도와 온도 제어 모듈의 온도를 실시간으로 측정하면서 조절시키는 제어부로 구성되되, 상기 팬 필터 유닛에는 팬 필터 유닛의 외부 압력인 기외 정압과 팬 필터 유닛의 내부 압력 차를 관측하는 압력차 측정 센서가 설치되고, 제어부는 각 팬 필터 유닛으로부터 수신되는 압력 측정값과 구동 모터의 회전 속도 값을 수신 받아 상기 회전속도제어모듈로 하여금 팬의 회전 속도를 조절시키는 연산모듈을 포함한다.
이때 상기 회전속도제어모듈에는 압력 센서가 설치됨으로써, 압력 센서가 없는 기존의 팬 필터에서 회전속도제어모듈을 상기 압력 센서가 설치된 회전속도제어모듈로 교체함으로 인해 압력 센서가 팬 필터에 설치되는 별도의 작업이 필요 없다.
그리고 상기 제어부에는 상기 구동 모터의 회전 속도와 기외 정압을 각 변수로 하여, 특정한 회전 속도 범위와 특정한 기외 정압 범위에 대응되는 팬 필터 내부 압력인 기준 압력을 상기 변수의 변화에 따라 연속되는 복수개의 구간으로 설정한 기준 압력 값의 데이터가 저장된 저장 모듈을 더 포함하고, 상기 연산모듈은 각 구동 모터의 실시간 회전 속도에 대응되는 기준 압력을 산출하여, 산출된 기준 압력에 해당되는 압력 범위에 측정된 실시간 압력이 포함되는지를 비교한 후, 산출된 기준 압력의 범위에 실시간 압력이 포함될 경우 구동 모터의 RPM을 그대로 유지하고, 상기 연산모듈은 산출된 기준 압력의 범위에서 실시간 압력이 벗어날 경우 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위를 산출한 다음 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터의 RPM을 조절시킨다.
한편, 본 발명에 따른 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법은 구동 모터의 회전 속도와 기외 정압을 각 변수로 하여, 특정한 회전 속도 범위와 특정한 기외 정압 범위에 대응되는 팬 필터 내부 압력인 기준 압력을 상기 변수의 변화에 따라 연속되는 복수개의 구간으로 설정하는 단계와, 구동 모터의 초기 회전 속도를 설정하는 단계와, 구동 모터의 실시간 회전 속도를 모니터링 하는 단계와, 압력차 측정 센서로 팬 필터 유닛 내부의 실시간 압력을 모니터링 하는 단계 및, 상기 실시간 회전 속도에 대한 기준 압력과 상기 실시간 압력이 차이가 발생될 경우, 구동 모터의 회전 속도가 실시간 압력과 동일한 기준 압력에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터의 RPM을 조절하는 단계로 구성된다.
여기서 상기 RPM을 조절하는 단계는 바람직하게는 상기 실시간 회전 속도에 대응되는 기준 압력을 산출하는 단계와, 상기 산출하는 단계에서 산출된 기준 압력에 해당되는 압력 범위에 실시간 압력이 포함되는지를 비교 연산하는 단계와, 상기 산출된 기준 압력의 범위에 실시간 압력이 포함될 경우 구동 모터의 RPM을 그대로 유지하고, 산출된 기준 압력의 범위에서 실시간 압력이 벗어날 경우 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위를 산출하는 단계 및, 상기 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터의 RPM을 조절하는 단계로 구성된다.
한편, 상기 구동 모터의 실시간 회전 속도를 모니터링 하는 단계는 바람직하게는 각각의 팬 필터 유닛의 실시간 온도와 소비전류를 측정하는 단계와 각각의 팬 필터 유닛의 실시간 온도와 소비전류 측정값으로 전체 팬 필터 유닛의 실시간 평균 온도와 평균 소비전류를 산출하는 단계를 포함한다.
이때 구동 모터의 RPM을 조절하는 단계는 바람직하게는 각각의 팬 필터 유닛의 실시간 온도와 소비전류를 상기 실시간 평균 온도와 평균 소비전류를 산출한 값과 비교 연산하여 실시간 평균 온도와 평균 소비전류 값으로부터 일정값 이상의 차이가 발생되는 팬 필터 유닛이 포착되는 경우 일정값 이상의 차이가 발생된 팬 필터 유닛이 식별될 수 있게 경고 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템과 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법은 팬 필터 유닛의 RPM을 실제 팬 필터 유닛 내부의 실시간 압력에 대응될 수 있게 조절시킴으로써 불필요한 전력 소모를 줄여서 운영비용의 대폭 절감 및 효율적인 풍량 유지 관리가 가능하고, 또한 이상이 발생된 팬 필터 유닛을 조기에 발견함으로써 팬 필터 유닛 이상으로 인한 실내 공기 조화의 균형이 교란되면서 발생될 수 있는 제품의 품질 불량을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 전체 구성도,
도 2는 도 1을 기외 정압에 따라 단순화한 블록도,
도 3은 종래기술과 본 발명에 따른 소비전력과 비용의 차이를 나타낸 도표,
도 4a 및 도 4b는 압력차 측정 센서의 실시예를 나타낸 도면,
도 5은 본 발명에 따른 풍량 제어 시스템 제어 방법의 블록도,
도 6은 구동 모터의 회전 속도와 실시간 기압의 측정예를 나타낸 도표,
도 7은 이상이 발생된 팬 필터 유닛의 검출 원리를 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1을 기외 정압에 따라 단순화한 블록도,
도 3은 종래기술과 본 발명에 따른 소비전력과 비용의 차이를 나타낸 도표,
도 4a 및 도 4b는 압력차 측정 센서의 실시예를 나타낸 도면,
도 5은 본 발명에 따른 풍량 제어 시스템 제어 방법의 블록도,
도 6은 구동 모터의 회전 속도와 실시간 기압의 측정예를 나타낸 도표,
도 7은 이상이 발생된 팬 필터 유닛의 검출 원리를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
참고로 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법에 대한 설명은 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템의 각 구성의 작용을 설명하면서 함께 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 클린 룸(2) 상부에 형성되며 클린 룸(2) 내부와 연통되는 상부 챔버(4)와, 클린 룸(2) 하부에 형성되며 클린 룸(2) 내부와 연통되는 하부 챔버(5)와, 클린 룸(2) 외부에 형성되며 상부 챔버(4)와 하부 챔버(5)를 연결시키는 풍도 구간(3)과, 풍도 구간(3)에 설치되어 풍도 구간(3)을 통과하는 공기를 클린 룸(2)의 규격에 맞는 온도로 제어시키는 온도 제어 모듈과, 클린 룸(2) 상부에 설치되어 상부 챔버(4) 내부의 공기를 정화시키면서 클린 룸(2) 내부로 공급시켜 상부 챔버(4)와 클린 룸(2)을 연통시키는 팬 필터 유닛(10)과, 클린 룸(2) 바닥에 설치되어 클린 룸(2) 내부의 공기가 하부 챔버(5)로 배출되도록 클린 룸(2)과 하부 챔버(5)를 연통시키는 그레이팅(7) 및, 팬 필터 유닛(10)의 팬 회전속도를 실시간으로 측정하면서 조절시키는 제어부(미도시)로 구성된다.
여기서 팬 필터 유닛(10)은 보다 구체적으로 도 4b에 도시된 바와 같이 하우징과, 하우징 내부에 설치된 팬과, 팬을 회전시키는 구동모터와, 하우징 내부에 설치된 에어 가이드와, 하우징 내부에 설치되며 팬과 클린 룸(2) 사이에 배치되는 필터와, 하우징 유입구에 설치되어 공기를 팬으로 유도시키는 벨 마우스 및, 하우징의 천정 또는 내벽에 설치되며 상기 구동모터의 회전 속도를 제어시키는 회전속도제어모듈로 이루어진다.
클린 룸(2) 내부로 공기를 정화시키면서 공급하는 작용을 하는 팬 필터 유닛(10)은 사양에 따른 최대 기외 정압을 가정하여 그에 따른 회전 속도로 팬 구동 모터(12)를 가동시킨다.
하지만 기외 정압은 기류의 변화나 기타 이유로 시간에 따라 변화되므로 클린 룸(2)의 내부와 외부의 차압을 유지시키는 데에는 팬 필터 유닛(10)을 최고 기외 정압에 맞는 조건으로 계속 가동시킬 필요가 없으며, 기외 정압의 변화에도 불구하고 사양에 따른 최대 기외 정압에 맞게 계속 가동시킬 경우 불필요한 전력 소모가 뒤따르게 된다.
특히 도 1에 도시된 개략적인 구조를 가지는 클린 룸(2) 시설의 경우, 건냉 코일 유닛(8)(dry cooling coil, DCC)(8)이 설치된 풍도 구간(3)의 기외 정압이 가장 낮고, 도 1을 기준으로 볼 때 풍도 구간(3)으로부터 점점 멀어지면서 기외 정압이 점차 증가된다. 즉 풍도 기간 기외 정압이 가장 작고, 제1지점 기외 정압(P2), 제2지점 기외 정압(P3), 제3지점 기외 정압(P4), 제4지점 기외 정압(P5)의 순서로 점점 기외 정압의 크기가 커진다. 이러한 기압 구배만을 간략하게 보여주는 것이 도 2에 도시된 도면이다.
도 2에서는 색상이 진해질수록 기외 정압이 점차 증가되는 것을 나타낸다. 여기서 클린 룸(2)(FAB) 내부의 기외 정압은 제4지점 기외 정압(P5)과 동일하며, 클린 룸(2)을 빠져나온 공기가 다시 풍도 구간(3)을 향하여 접근할수록 반대 순서로 기외 정압이 점차 감소된다. 풍도 구간(3)과 근접하는 구간은 공기 이동 경로가 점차 짧아지므로 기외 정압이 감소된다.
따라서 본 발명에서는 실시간으로 각 팬 필터 유닛(10)이 설치된 지점마다 팬 필터 유닛(10) 내부와 외부의 기압 차이를 측정하는 압력차 측정 센서가 설치되고, 도시되지는 않았으나 팬을 구동시키는 모터의 회전 속도인 RPM을 측정하는 속도 센서가 설치되어, 제어부(미도시)로 압력 측정값과 RPM 측정 정보를 전달함으로써, 제어부(미도시)는 측정된 기외 정압에서 클린 룸(2)의 차압을 유지시킬 수 있도록 RPM을 조절시켜 불필요한 전력 소비를 줄일 수 있다.
특히 제4지점 기외 정압(P5)으로부터 제3 내지 제1 기외 정압을 거쳐 풍도구간 기외정압에 이르기까지 기외 정압이 감소하는 것에 대응되게 팬 필터 유닛(10)의 모터 회전 속도인 RPM이 점차 감소되게 설정시킨다면 상당한 비용 절감 효과 및 팬 필터 유닛(10)의 내구성 상승효과를 누릴 수 있다. 이러한 실례가 도 3에 도표로 정리되어 있다. 참고로 도 3에서 소비전력의 계산은 아래의 식 (1)과 같이 이루어질 수 있다.
소비전력(kw) = {정압(mmAq) x 풍량(CMM)}/{102x60x효율(%)} ------ (1)
도 3의 도표에 따른다면 정압 감소에 따라 소비전력의 절감이 가능하고, 구체적으로 팬 필터 유닛(10) 4,440대 기준시 연간 약 5천만원 정도의 비용 절감이 가능하다. 이에 비해 종래 팬 필터 유닛(10)은 가장 높은 기외정압에 대응되는 RPM으로 운영되고 있다.
그리고 팬 필터 유닛(10)에 팬 필터 유닛(10)의 내부와 외부 압력 차이를 측정하는 압력차 측정 센서의 설치 구조는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 4b 및 도 4a에 도시된 바와 같이 압력차 측정 센서가 회전속도제어모듈에 설치되면 회전속도제어모듈 자체에 후술하게 될 제어부(미도시)에 대해 회전속도의 실시간 값을 송신하는 통신모듈이 내장되므로(미도시) 압력차 측정 값 또한 상기 통신모듈을 이용하여 제어부(미도시)로 송신할 수 있어서 별도의 케이블링이 필요 없다. 또한 기 설치된 제품에 제어 모듈 변경만으로 기외 정압에 따른 RPM 제어가 가능하다.
한편, 상기 제어부(미도시)에는 구동 모터(12)의 회전 속도와 기외 정압을 각 변수로 하여, 특정한 회전 속도 범위와 특정한 기외 정압 범위에 대응되는 팬 필터 내부 압력인 기준 압력을 상기 변수의 변화에 따라 연속되는 복수개의 구간으로 설정한 기준 압력 값의 데이터가 저장된 저장 모듈을 더 포함하고, 상기 연산모듈은 각 구동 모터(12)의 실시간 회전 속도에 대응되는 기준 압력을 산출하여, 산출된 기준 압력에 해당되는 압력 범위에 측정된 실시간 압력이 포함되는지를 비교한 후, 산출된 기준 압력의 범위에 실시간 압력이 포함될 경우 구동 모터(12)의 RPM을 그대로 유지하며, 상기 연산모듈은 산출된 기준 압력의 범위에서 실시간 압력이 벗어날 경우 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위를 산출한 다음 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터(12)의 RPM을 조절시킨다.
즉 어느 일정 범위의 기외 정압에 대해, 클린 룸(2) 내부와 외부의 차압을 규격대로 유지시키기 위해서 정해지는 팬 필터 유닛(10) 내부의 압력을 기준 압력이라 둘 때, 기준 압력에 대응되는 팬 구동 모터(12)의 RPM 수를 정할 수 있고, 이 경우의 RPM 수는 팬 필터 유닛(10)의 사양에 따른 최대 RPM 수 보다 작을 수 있다.
따라서 실시간으로 제어부(미도시)로 송신된 RPM 수에 대해, RPM 수 정보를 송신한 바로 그 팬 필터 유닛(10) 내부의 측정된 압력을 기준 압력으로 만들기 위해서는 측정된 압력과 동일한 기준 압력에 대응되는 RPM 수가 되도록 제어부(미도시)가 구동 모터(12)의 RPM 수를 조절시킨다.
예를 들어 설명하기로 한다. 먼저, 1060 RPM에 기외정압 11mmAq가 기본 팬 필터 유닛(10)의 사양으로 가정한다. 이 경우 11mmAq 가 최대 기외정압이다.
이때 최초 회전수 설정은 1060 RPM으로 한다. 그리고 시간이 경과된 후 팬 필터 유닛(10) 내부 압력을 측정 할 경우 압력이 21.8mmAq라고 가정하기로 한다. 또한 현재 구동 모터(12)의 회전수는 여전히 1060 RPM이라고 가정한다.
이 경우 구동 모터(12)의 회전수가 1060RPM이고, 기외 정압이 11mmAq 일 때, 팬 필터 유닛(10) 내부의 기준 압력은 22.2 mmAq이므로, 현재 팬 필터 유닛(10) 내부 압력이 기준 압력보다 낮은 것이어서 기외 정압 또한 설정 당시의 기외정압 보다 낮다고 판단한다. 그러면, 현재 팬 필터 유닛(10) 내부의 압력인 21.8mmAq가 기준압력일 경우에 대응되는 구동 모터(12)의 RPM 수는 1050 RPM이므로 제어부(미도시)는 구동 모터(12)의 RPM 수를 1060RPM으로부터 10 RPM만큼 낮춰서 1050RPM으로 낮추는 것이다. 이러한 과정으로 RPM 수를 낮출 수 있다.
하지만 위의 경우 만약 구동 모터(12)의 RPM 수가 1050RPM인 것으로 측정된다면 RPM 수를 더 낮출 필요는 없게 된다.
이러한 판단 과정이 도 5의 블록도에 알고리듬 형태로 나타나 있다.
한편, 본 발명에 따른 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템은 각 팬 필터 유닛(10)마다 설치되는 온도 센서와, 각 팬 필터 유닛(10)마다 설치되는 전류 측정 센서가 설치되고, 제어부(미도시)에 내장되는 연산 수단은 실시간으로 각각의 팬 필터 유닛(10)의 온도 값 및 전류 값을 수신 받아 실시간 전체 평균 온도 값과 전류 값을 구한 다음 산출된 평균 온도 값과 전류 값을 다시 각각의 팬 필터 유닛(10)의 온도 값 및 전류 값과 비교하여, 평균 값 보다 일정 값 이상인 팬 필터 유닛(10)을 식별 해 내고, 문제가 된 팬 필터 유닛(10)에 대해 경고 신호를 발동시킬 수 있다.
종래에는 팬 필터 유닛(10)의 이상이 발생될 때 알람이 발생된 후에 비로소 비상조치가 이루어졌으므로 제품의 손상으로 인한 시간과 비용의 낭비가 있었다.
하지만 본 발명에서는 제어부(미도시)가 온도 값과 전류 값으로 조기에 이상이 발생된 팬 필터 유닛(10)을 식별 해 낼 수 있으므로 종래에 비해 팬 필터 유닛의 정지 시간(이상조치 시간)을 더 단축시킬 수 있고, 유지보수도 훨씬 용이해지는 효과가 있다. 또한 주변의 팬 필터 유닛과 비교하여 작동 감시가 이루어지므로 단독 설정 값에 의한 고장 예지의 정확성을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
P1 : 풍도 구간 기외 정압 P2 : 제1지점 기외 정압
P3 : 제2지점 기외 정압 P4 : 제3지점 기외 정압
P5 : 제4지점 기외 정압 1 : 클린 룸 공기조화 시스템
2 : 클린 룸 3 : 풍도 구간
4 : 상부 챔버 5 : 하부 챔버
6 : 천정 7 : 그레이팅
8 : 건냉 코일 유닛 10 : 팬 필터 유닛
11 : 케이스 12 : 구동 모터
13 : 에어 가이드 14 : 필터
15 : 압력 차 측정 센서 16 : 제어 모듈
17 : 모터 베이스 18 : 벨 마우스
151 : 외부 압력 센서 152 : 내부 압력 센서
153 : 통신선
P3 : 제2지점 기외 정압 P4 : 제3지점 기외 정압
P5 : 제4지점 기외 정압 1 : 클린 룸 공기조화 시스템
2 : 클린 룸 3 : 풍도 구간
4 : 상부 챔버 5 : 하부 챔버
6 : 천정 7 : 그레이팅
8 : 건냉 코일 유닛 10 : 팬 필터 유닛
11 : 케이스 12 : 구동 모터
13 : 에어 가이드 14 : 필터
15 : 압력 차 측정 센서 16 : 제어 모듈
17 : 모터 베이스 18 : 벨 마우스
151 : 외부 압력 센서 152 : 내부 압력 센서
153 : 통신선
Claims (7)
- 반도체 제조가 이루어지는 클린 룸 내부의 공기를 정화시키기 위한 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템으로서,
클린 룸(2) 상부에 형성되며 클린 룸(2) 내부와 연통되는 상부 챔버(4);
클린 룸(2) 하부에 형성되며 클린 룸(2) 내부와 연통되는 하부 챔버(5);
클린 룸(2) 외부에 형성되며 상부 챔버(4)와 하부 챔버(5)를 연결시키는 풍도 구간(3);
상기 풍도 구간(3)에 설치되어 풍도 구간(3)을 통과하는 공기를 클린 룸(2)의 규격에 맞는 온도로 제어시키는 온도 제어 모듈;
하우징과, 하우징 내부에 설치된 팬과, 팬을 회전시키는 구동모터와, 하우징 내부에 설치된 에어 가이드와, 하우징 내부에 설치되며 팬과 클린 룸(2) 사이에 배치되는 필터와, 하우징 유입구에 설치되어 공기를 팬으로 유도시키는 벨 마우스(18)(18) 및, 하우징의 천정 또는 내벽에 설치되며 상기 구동모터의 회전 속도를 제어시키는 회전속도제어모듈로 이루어져서, 클린 룸(2) 상부에 설치되어 상부 챔버(4) 내부의 공기를 정화시키면서 클린 룸(2) 내부로 공급시켜 상부 챔버(4)와 클린 룸(2)을 연통시키는 팬 필터 유닛(10);
클린 룸(2) 바닥에 설치되어 클린 룸(2) 내부의 공기가 하부 챔버(5)로 배출되도록 클린 룸(2)과 하부 챔버(5)를 연통시키는 그레이팅(7);
팬 필터 유닛(10)의 팬 회전속도를 실시간으로 측정하면서 조절시키는 제어부; 로 구성되되,
상기 팬 필터 유닛(10)에는 팬 필터 유닛(10)의 외부 압력인 기외 정압과 팬 필터 유닛(10)의 내부 압력 차를 관측하는 압력차 측정 센서가 설치되고,
상기 제어부는 각 팬 필터 유닛(10)으로부터 수신되는 압력 측정값과 구동 모터(12)의 회전 속도 값을 수신 받아 상기 회전속도제어모듈로 하여금 팬의 회전 속도를 조절시키는 연산모듈을 포함하는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 회전속도제어모듈에는 압력 센서가 설치됨으로써, 압력센서가 없는 팬 필터에서 회전속도제어모듈을 교체함으로 인해 압력센서가 팬 필터에 함께 설치 가능하여, 압력센서의 별도의 설치 작업이 필요 없는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부에는 상기 구동 모터(12)의 회전 속도와 기외 정압을 각 변수로 하여, 특정한 회전 속도 범위와 특정한 기외 정압 범위에 대응되는 팬 필터 내부 압력인 기준 압력을 상기 변수의 변화에 따라 연속되는 복수개의 구간으로 설정한 기준 압력 값의 데이터가 저장된 저장 모듈을 더 포함하고,
상기 연산모듈은 각 구동 모터(12)의 실시간 회전 속도에 대응되는 기준 압력을 산출하여, 산출된 기준 압력에 해당되는 압력 범위에 측정된 실시간 압력이 포함되는지를 비교한 후, 산출된 기준 압력의 범위에 실시간 압력이 포함될 경우 구동 모터(12)의 RPM을 그대로 유지하고,
상기 연산모듈은 산출된 기준 압력의 범위에서 실시간 압력이 벗어날 경우 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위를 산출한 다음 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터(12)의 RPM을 조절시키는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템을 이용한 방법으로서,
상기 구동 모터(12)의 회전 속도와 기외 정압을 각 변수로 하여, 특정한 회전 속도 범위와 특정한 기외 정압 범위에 대응되는 팬 필터 내부 압력인 기준 압력을 상기 변수의 변화에 따라 연속되는 복수개의 구간으로 설정하는 단계;
상기 구동 모터(12)의 초기 회전 속도를 설정하는 단계;
상기 구동 모터(12)의 실시간 회전 속도를 모니터링 하는 단계;
상기 압력차 측정 센서로 팬 필터 유닛(10) 내부의 실시간 압력을 모니터링 하는 단계;
상기 실시간 회전 속도에 대한 기준 압력과 상기 실시간 압력이 차이가 발생될 경우, 구동 모터(12)의 회전 속도가 실시간 압력과 동일한 기준 압력에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터(12)의 RPM을 조절하는 단계;로 구성되는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법. - 제4항에 있어서,
상기 RPM을 조절하는 단계는
상기 실시간 회전 속도에 대응되는 기준 압력을 산출하는 단계;
상기 산출하는 단계에서 산출된 기준 압력에 해당되는 압력 범위에 실시간 압력이 포함되는지를 비교 연산하는 단계;
상기 산출된 기준 압력의 범위에 실시간 압력이 포함될 경우 구동 모터(12)의 RPM을 그대로 유지하고, 산출된 기준 압력의 범위에서 실시간 압력이 벗어날 경우 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위를 산출하는 단계;
상기 실시간 압력이 속하는 기준 압력 범위에 대응되는 회전 속도가 되도록 구동 모터(12)의 RPM을 조절하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법. - 제4항에 있어서,
상기 구동 모터(12)의 실시간 회전 속도를 모니터링 하는 단계는 각각의 팬 필터 유닛(10)의 실시간 온도와 소비전류를 측정하는 단계와 각각의 팬 필터 유닛(10)의 실시간 온도와 소비전류 측정값으로 전체 팬 필터 유닛(10)의 실시간 평균 온도와 평균 소비전류를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법. - 제6항에 있어서,
상기 구동 모터(12)의 RPM을 조절하는 단계는 각각의 팬 필터 유닛(10)의 실시간 온도와 소비전류를 상기 실시간 평균 온도와 평균 소비전류를 산출한 값과 비교 연산하여 실시간 평균 온도와 평균 소비전류 값으로부터 일정 값 이상의 차이가 발생되는 팬 필터 유닛(10)이 포착되는 경우 상기 일정 값 이상의 차이가 발생된 팬 필터 유닛(10)이 식별될 수 있게 경고 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법.
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| KR1020190110460A KR102291946B1 (ko) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | 팬 필터 유닛의 풍량 제어 시스템과 팬 필터 유닛의 풍량 제어 및 결함 예측 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102443732B1 (ko) * | 2021-06-27 | 2022-09-15 | 주식회사 원방테크 | 클린룸의 능동형 블로워 필터 유닛 시스템 |
| KR102463130B1 (ko) * | 2022-06-02 | 2022-11-04 | (주)테크레인 | 팬필터유닛 제어 방법 및 장치 |
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2019
- 2019-09-06 KR KR1020190110460A patent/KR102291946B1/ko active IP Right Grant
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| KR102291946B9 (ko) | 2022-06-16 |
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