TW201309980A - 空氣之品質調整控制方法、換氣風量控制方法及換氣風量控制系統 - Google Patents

空氣之品質調整控制方法、換氣風量控制方法及換氣風量控制系統 Download PDF

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Hideki Yachiku
Seiichiro Kawaratani
Mitsumune Yoshida
Shota Miyaguchi
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

本發明在於提供與空氣之品質之調整及控制有關的技術，其係可使在製造環境等之大致上密閉環境內所消耗之能量量與該環境內的空氣之最適當的品質兼容的技術。控制部30係將FFU(風機過濾機組)22之最適當的風量與配備於製造環境24內之製造裝置26之工作狀態預先賦予關聯。製造裝置26之當下的工作狀態係藉由電力感測器12及氣體流量感測器14而檢測。控制部30係將FFU22之換氣風量切換為與所檢測之工作狀態預先賦予關聯之最適當的風量。該最適當的風量係基於製造裝置26在上述之工作狀態時用於達成目標的空氣清淨度之換氣風量與在該換氣風量下使FFU22運轉之情況的FFU22之消耗電力之間的關係，而預先決定。

Description

空氣之品質調整控制方法、換氣風量控制方法及換氣風量控制系統
本發明有關於一種空氣之品質調整控制方法、換氣風量控制方法及換氣風量控制系統，尤其有關於用以調整如製造環境等之大致上密閉之空間內部的空氣品質之技術。
隨著製品之微細化或高精細化，在以電子業界、電氣業界為首的許多業界，為了維持製品的品質，已建構具有比一般的環境還要高水準之空氣清淨度的製造環境。如此之製造環境一般被稱作無塵室或無塵棚(clean booth)等。
一般而言，在無塵棚或無塵室，被稱作FFU(風機過濾機組)之換氣裝置依照例如風量、台數、配置等之預設條件而連續地工作。據此，維持了製造環境中之空氣清淨度。在以下，僅以「清淨度」說明「空氣清淨度」。
專利文獻1(日本專利公開第2009-174776號公報)記載一種以即時檢測飄散之粉體而有效地進行粉體之換氣為目的之換氣風量控制方法。具體而言，在粉體之飄散量的測定結果為目標濃度以上的情況時，將目標時間內換氣之風量算出。基於該算出之風量而控制送風機及排風機。再者，在粉體之飄散量的測定結果下降至目標濃度的情況時，則減少換氣風量。
此外，專利文獻2(日本專利公開第2010-255898號公報)揭示一種以低成本且容易地縮減無塵室之設備使用 的消耗電力為目的之送風控制型態作成裝置。該裝置具備用以取得無塵室之清淨度的手段、用以取得無塵室之風量的手段、用以基於所取得之清淨度及風量而算出必要風量的手段、以及用以產生在基於該必要風量而控制送風時所用的型態資料的手段。
此外，專利文獻3(日本專利公開第2005-98661號公報)揭示一種目的在於為了控制存在於無塵室中之複數個空氣清淨器之風量以確保無塵室之適當的層流而使無塵室之運轉費用減低的風量系統。此系統具備用以基於生產裝置之工作資訊而按各個空氣清淨器控制風量的控制手段。生產裝置之工作資訊係顯示預定的生產裝置之工作計畫之資訊與顯示當下的生產裝置之工作狀況之資訊中的至少一者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開第2009-174776號公報[專利文獻2]日本專利公開第2010-255898號公報[專利文獻3]日本專利公開第2005-98661號公報
依照專利文獻1所記載之控制方法，在藉由感測器所檢測出之粉體濃度超越目標濃度(閾值)的情況時，藉由使送風機及排風機之轉數增加而使換氣次數增加。然而，依照如此之控制，在例如以下般的情況中存在製造環境被污染達至製造裝置之使用者無法容許的程度之可能 性。
首先，在塵埃(顆粒)之增加速度顯著地很大的情況下，存在塵埃之濃度大幅超過目標濃度之可能性。在這種情況下，即使令換氣次數增加，塵埃濃度仍難以立刻下降。
此外，在微粒子計測之性質方面，除非在經過一定程度之延遲時間(例如一分鐘的期間)後，否則無法取得測定值。用以改變換氣風量之指令係基於該測定值而產生。因此事實上，指令之產生有延遲。再者，儘管依該指令而換氣風量被改變，但亦會產生實際之風量到達對應於指令之風量為止的反應時間。
再且於專利文獻1所記載之控制方法中係藉由改變送風機及排風機各者之變頻器的頻率而改變換氣風量。儘管存在依存於製造環境或設定等之可能性，但亦須考量如此之變頻器之頻率的變化可能對於製造裝置的使用者而言會感覺到不愉快。例如在隨著變頻器之頻率的變化而變頻器之動作聲變化的情況時，該動作聲的變化可能令使用者產生不愉快感。或者，亦須考量因風量變化而使用者產生不愉快感。如此之問題係妨礙將即時之換氣風量的控制導入製造環境的主要因素。
再者，須考量變頻器之頻率頻繁變化可能使變頻器之消耗電力(尤其變頻器之電力的損耗)增大。
再者，在測定值小於目標濃度的情況時係執行減少換氣風量的節能運轉。然而，例如排氣風量之下降可能使從外部進入無塵室之微粒子的數量增加。假設在節能 運轉時塵埃濃度急升的情況下，製造環境被污染達至製造裝置之使用者無法容許的程度之可能性會變高。
再者，專利文獻1之方法係僅基於一個閾值而控制換氣風量。然而，將該閾值適當設定為消耗能量及製造環境之清淨度兼容之情況係困難的。將閾值設定越低一方面可期待將製造環境維持於高清淨度的，但另一方面因為換氣風量大之期間很長，將使得製造環境所消耗之能量的量增大。相反地，將閾值設定越高一方面可期待抑制能量之消耗量，但另一方面將製造環境維持在高清淨度則會變難。
在專利文獻2，記載有關基於無塵室之清淨度與當下之風量而控制風量的情形。然而，在專利文獻2並未具體揭示有關風量之控制與裝置之當下的工作狀況之關聯性。
此外，在專利文獻3，雖揭示有關基於生產裝置之工作狀況(工作或停止)而控制風量的情形，但並未具體揭示有關該工作狀況與在環境內所消耗之能量的關聯性。
本發明係用以解決上述之課題者，目的在於提供有關空氣之品質的調整及控制之技術，可使在製造環境等之大致上密閉環境內所消耗的能量量與該環境內的空氣之適當的品質兼容。
在某種情況下，本發明係空氣之品質調整控制方法，具備：預先賦予關聯步驟，其係取得在配備於大致上密閉環境內之裝置所消耗的能量量，將用以調整大致上 密閉環境內之空氣的品質之空氣調整裝置的調整量與基於所取得之能量量而決定的裝置之工作狀態預先賦予關聯；工作狀態檢測步驟，其係檢測裝置之當下的工作狀態；以及調整量切換步驟，其係將調整量切換為與所檢測之工作狀態預先賦予關聯之最適當的調整量。最適當的調整量係基於裝置處於工作狀態時用於達成目標之空氣品質之調整量與該調整量下使空氣調整裝置運轉之情況下的空氣調整裝置之消耗電力之間的關係而預先決定。
在另一種情形下，本發明係換氣風量控制方法，具備：預先賦予關聯步驟，其係取得在配備於製造環境內內之製造裝置所消耗的能量量，將用於使製造環境內換氣之換氣裝置的最適當風量與基於所取得之能量量而決定的製造裝置之工作狀態預先賦予關聯；工作狀態檢測步驟，其係檢測製造裝置之當下的工作狀態；以及換氣風量切換步驟，其係將換氣裝置之換氣風量切換為與所檢測之工作狀態預先賦予關聯之最適當的風量。最適當的風量係基於製造裝置在於工作狀態時用於達成目標之空氣清淨度的換氣風量與在該換氣風量下使換氣裝置運轉之情況下的換氣裝置之消耗電力之間的關係而預先決定。
較佳為賦予關聯步驟係如下之步驟：基於單位期間之間的能量量之分布而演算用於將製造裝置之工作狀態分類之能量量的候補閾值，運用候補閾值而進行將最適當的風量與工作狀態賦予關聯。
較佳為能量量係在各製造裝置所消耗之能量量。較佳為能量量係在製造環境之全體所消耗之能量量。
較佳為製造裝置係藉由控制裝置而予以控制。檢測製造裝置之當下的工作狀態之步驟係包含：基於控制裝置的控制狀態而識別製造裝置之當下的工作狀態之步驟。
較佳為換氣風量控制方法更具備：顆粒量測定步驟，其係測定製造環境內的顆粒量；顯示步驟，其係顯示：消耗電力對於將換氣風量切換為最適當的風量時之換氣裝置之最大消耗電力的降低率、所測定之顆粒量、及顆粒量之時序列資料；以及換氣風量改變步驟，其係在產生使用者對於換氣風量之要求的情況時，將換氣風量改變為對應於要求的風量。
較佳為換氣風量控制方法更具備：顆粒量測定步驟，其係測定製造環境內的顆粒量；以及賦予關聯再度執行步驟，其係在所測定之顆粒量不合預先所設定之範圍的情況時，再度執行將製造裝置之工作狀態與最適當的風量之間賦予關聯。
較佳為換氣風量控制方法更具備：顆粒量測定步驟，其係測定製造環境內內顆粒量；異常預兆檢測步驟，其係檢測所測定之顆粒量在預定之範圍內連續上升複數次的情況作為異常預兆；以及最大換氣風量設定步驟，其係在檢測到異常預兆之情況，將換氣風量設定為最大風量。
較佳為換氣風量控制方法具備：顆粒量計測步驟， 其係計測製造環境內內之顆粒量；異常檢測步驟，其係將檢測所測定之顆粒量超出所預設之範圍的上限之情況作為異常情況而檢測出；以及最大換氣風量設定步驟，其係在檢測到異常之情況時，將換氣風量設定為最大風量。
較佳為在預先賦予關聯之步驟中，藉由使換氣風量從最大風量階段性下降而決定最適當的風量。
較佳為在製造環境，形成有從製造環境之內部通往製造環境之外部的開口部。換氣風量控制方法更具備：風速測定步驟，其係測定開口部之風速的步驟；以及換氣風量改變步驟，其係依所測定之風速而改變換氣風量。
在另一情形下，本發明係換氣風量控制系統，其具備：換氣裝置，其係將配備有製造裝置之製造環境中換氣；檢測裝置，其係檢測製造裝置之當下的消耗能量量；以及控制裝置，其係改變換氣裝置之風量。控制裝置係包含：演算部，其係將換氣裝置之最適當的風量與製造裝置之消耗能量量賦予關聯而決定；記憶部，其係記憶換氣裝置之最適當的風量與製造裝置之消耗能量量之間的對應關係；以及切換部，其係基於藉由檢測裝置所檢測之製造裝置的當下的消耗能量量與記憶於記憶部之對應關係，而將換氣裝置之風量切換為最適當的風量。演算部係基於在製造裝置消耗能量量時用於達成目標之空氣清淨度的換氣風量與在該換氣風量下使換氣裝置運轉之情況的換氣裝置之消耗電力之間的關係，而決定最適當的風量。
根據本發明，可使在製造環境等之大致上密閉環境內所消耗的能量量與該環境內的空氣之最適當的品質兼容。
[實施發明之形態]
以下，針對發明之實施形態參照圖面詳作說明。其中，相同或相當之部分附上相同參照符號而不重複其說明。
作為與本發明有關之空氣之品質調整控制方法的一實施形態，在以下係說明製造環境中之換氣風量調整方法。此實施形態中，作為製造環境中之空氣之品質，採用空氣之清淨度。換氣風量控制方法可使用於要求清淨度的場所。以下的實施形態係以等級10,000之無塵棚舉例作說明。「等級10,000」意指粒徑範圍為0．5μm~5μm之微粒子在大約1立方英尺(1cf)之最大許容數為10,000。
圖1係模式地顯示與本發明之實施形態有關之換氣風量控制方法所適用的製造環境的圖。參照圖1，換氣風量控制系統10主要具備電力感測器12、氣體流量感測器14、顆粒感測器16、風速/風向感測器18、FFU(風機過濾機組)22、控制部30及顯示器32。
電力感測器12及氣體流量感測器14係按每個製造裝置26設置。電力感測器12係測定製造裝置26之消耗電力量，而將該測定值傳送至控制部30。氣體流量感測器14係測定通過配管而供給於製造裝置26之壓縮氣體的流量 ，而將該測定值傳送至控制部30。
顆粒感測器16係測定製造室24內之塵埃(顆粒)的數量，而將該測定值傳送至控制部30。顆粒感測器16的設置台數係與製造室24之地板面積(單位：平方公尺)的平方根對應之台數。於顆粒感測器16係設有吸引空氣的管路。管路的口較佳係位於製造對象物的路線附近。再者，較佳為在比路線靠近地面15的位置追加設置顆粒感測器16。據此，可預測路線中之顆粒的數量之增加。
風速/風向感測器18係設置於製造室24之開口部28。於製造室24之前面係設有透明薄片(薄幕)，該薄片之下端係距離地面15僅有既定的高度。透明薄片之下端與地面15之間的部分為開口部28。風速/風向感測器18係測定從製造室24之內部流向外側之氣流的流速及方向，而將該所測定之流速及方向傳送至控制部30。
控制部30係從藉由風速/風向感測器18所測定之風速算出製造室24之換氣次數。製造室24之換氣次數係大約1小時的時間製造室24內之空氣交替的次數，其係根據下式求得。
換氣次數(次/h)=(風速(m/s)×總開口面積(m2)×3600)/製造室容積(m3)。FFU22具備送風機，透過HEPA過濾器而將清淨的空氣供給於製造室24。藉由複數個FFU22，清淨的空氣從製造室24之頂部整面流入製造室24內，製造室24內的空氣從開口部28流出。藉由如此之換氣，顆粒被防止從製造室24的外部進入製造室24的內部。
FFU22係連接於控制部30。藉由來自控制部30之指令，控制FFU22所具有之送風機的起動及停止以及送風機(風機)的轉數。
換氣風量控制系統10係除了風速/風向感測器18以外，或代替風速/風向感測器18，亦可具備微差壓感測器20。微差壓感測器20係測定製造室24的內部之氣壓與製造室24的外部之氣壓的差，而將該測定值(差壓之值)送至控制部30。
控制部30係基於電力感測器12、氣體流量感測器14、顆粒感測器16、風速/風向感測器18(及微差壓感測器20)之測定值，而控制複數個FFU22。具體而言，控制部30係使FFU22之換氣風量變化。
控制部30係具備輸入部30a、演算部30b、資料庫30c及風機控制部30d。輸入部30a係受理上述之各種的感測器之測定值。演算部30b係使用輸入於輸入部30a之計測值而執行既定的演算，並識別複數個製造裝置26的狀態。資料庫30c係基於演算部30b之演算結果而儲存所識別之裝置工作型態、FFU20之各驅動型態各者的顆粒數之測定結果。風機控制部30d係基於記憶在資料庫30c之資訊、輸入於輸入部30a之資訊(各感測器之測定值)、演算部30b之演算結果等，而控制FFU22。
其中，控制部30可藉由例如個人電腦而實現，亦可藉由專用的控制器而實現。只要為具有上述之功能的裝置，控制部30的硬體構成並非為特別限定者。
控制部30係基於電力感測器12之測定值及氣體流量 感測器14的測定值，而掌握製造裝置26之狀態。藉由於各製造裝置26設置電力感測器12及氣體流量感測器14，可掌握每個製造裝置26之工作狀態。因此可更精細地控制換氣風量。
顯示器32係用於對使用者顯示控制部30所記憶之各種資訊、控制部30之演算結果等。其中，顯示器之種類並非為特別限定者。
圖2係說明藉由與本發明之實施形態有關之換氣風量控制系統所執行之換氣風量的控制流程之圖。參照圖2，首先監控製造裝置26之消耗能量(步驟S1)。具體而言，藉由電力感測器12及氣體流量感測器14而各自測定工作中之製造裝置26的消耗電力及耗氣流量。測定對應於複數個生產型態各者之製造裝置26的消耗電力及耗氣流量。例如歷時複數日執行消耗能量之測定，可取得對應於複數個生產型態各者之製造裝置26的消耗電力及耗氣流量。電力感測器12及氣體流量感測器14各者之測定結果係被傳送至控制部30，控制部30係將該測定結果之資料儲存於內部。
接著，控制部30係基於在步驟S1所取得之資料，而將製造裝置26之複數個動作型態(動作狀態)分類為工作狀態、待機狀態及停止狀態(步驟S2)。分類係基於使用者輸入於控制部30之能量量的閾值而執行。以下，針對步驟S2之處理詳作說明。
圖3係說明製造裝置之消耗電力量的閾值之設定的第一例之圖。圖4係說明製造裝置之消耗電力量的閾值之 設定的第二例之圖。參照圖3及圖4，控制部30係基於儲存於其內部之消耗電力量的資料，而作成某一製造裝置的消耗電力量之度數分布。然後控制部30係基於該度數分布，而決定消耗電力量之候補閾值。例如於圖3及圖4所示，選擇與度數分布之波谷的部分對應的消耗電力量之值作為候補閾值。圖3係顯示決定了兩個候補閾值之例，圖4係顯示決定了三個候補閾值之例。
控制部30係進一步於顯示器32的畫面，將顯示每固定時間之消耗電力量的測定值(時序列資料)之圖表與候補閾值重疊顯示。圖3所示之例中係於顯示器32的畫面顯示以兩條直線所表示的兩個候補閾值。使用者係比較在顯示器32之畫面所顯示的候補閾值與實際資料的時序列資料，並輸入用於識別製造裝置之狀態的閾值。控制部30係受理該輸入之閾值，同時使顯示器32之畫面所顯示的候補閾值變化。例如表現候補閾值之直線藉由使用者之輸入而上下。根據兩個候補閾值，製造裝置之狀態被大致區分為消耗電力較小之第一狀態(EP Status 1)、消耗電力為中程度之第二狀態(EP Status 2)、及消耗電力較大之第三狀態(EP Status 3)。候補閾值之數為三個的情況時，會決定出與消耗電力量對應之四個狀態(EP Status 1~EP Status 4)。
依相同方式，控制部30係作成耗氣量之度數分布，並依該度數分布，而決定耗氣量之候補閾值。圖5係說明製造裝置之耗氣量的候補閾值的個數為兩個的例子之圖。圖6係說明製造裝置之耗氣量的候補閾值的個數為三個 的例子之圖。如圖5及圖6所示，於顯示器32之畫面，顯示每固定時間之耗氣量的測定值之圖表與候補閾值重疊而顯示。使用者係比較顯示器32之畫面所顯示的候補閾值與實際資料，而輸入用於識別製造裝置之狀態的閾值。控制部30係受理該輸入之閾值，同時使顯示器32之畫面所顯示的候補閾值變化。依兩個閾值，製造裝置的狀態係被大致區分為耗氣量較小之第一狀態(AV Status 1)、耗氣量為中程度之第二狀態(AV Status 2)、及耗氣量較大之第三狀態(AV Status 3)。候補閾值之個數為四個的情況時，決定出與耗氣量對應之四個狀態(AV Status 1~AV Status 4)。
控制部30係將根據消耗電力量之閾值所決定的複數個狀態與根據耗氣量之閾值所決定的複數個狀態組合，而產生製造裝置26之複數個工作型態。圖7係顯示了製造裝置之複數個工作型態的例子之圖。參照圖7，消耗電力量之閾值的個數為兩個，在耗氣量之閾值的個數為兩個的情況時，組合與消耗電力量對應之三個狀態和與耗氣量對應之三個狀態而產生9個工作型態(Machine Status 1-1~3-3)。
返回圖2，控制部30係即時(例如1分鐘為周期)從電力感測器12取得製造裝置26之消耗電力量的測定值，同時從氣體流量感測器14取得製造裝置26之耗氣量的測定值。然後，基於此等測定值，控制部30從圖7所示之複數個工作型態之中識別符合製造裝置26之當下的狀態之型態(步驟S3)。
接著，控制部30判定與所識別之工作型態對應的FFU動作型態是否教示完畢(步驟S4)。在被與該工作型態賦予關聯之FFU動作型態已預先登錄於資料庫30c的情況下，控制部30係判定為FFU動作型態教示完畢。此情況(在步驟S4為是)下，處理進至步驟S5。另一方面，被與該工作型態賦予關聯之FFU動作型態未登錄於資料庫30c的情況下，判定為未教示FFU動作型態(在步驟S4為否)，處理進至後述之步驟S11。此情況下，將執行教示模式處理。
首先，針對FFU動作型態為教示完畢之情況作說明。在步驟S5，控制部30係藉由參照資料庫30c，而選擇與所識別之工作型態對應的FFU動作型態。工作型態之識別及FFU動作型態之選擇係按既定的周期被執行。此周期雖非為特別限定者，但顯示一例則為30分鐘。藉由選擇FFU動作型態，FFU22之換氣風量係被切換為被與FFU之動作型態預先賦予關聯之最適當的風量。
在步驟S6，控制部30係從顆粒感測器16取得顆粒量之測定值，同時從風速/風向感測器18取得風速之測定值。顆粒量係依例如15秒單位的移動平均而計測。因此FFU之動作型態改變為止的期間(亦即30分鐘期間)，可得到顯示浮遊之顆粒量的一百二十個時序列資料。將顆粒量之測定資料與風速之測定資料賦予對應。因此，計測製造室24內之顆粒狀態與該顆粒狀態下之換氣次數(風速)。
在步驟S7，控制部30係運用顆粒量之時序列資料( 資料個數=120)，而執行依循常態分布之統計處理。據此，控制部30算出顆粒量之平均值(Ave)與平均值+3σ之值(Ave+3σ)。然後控制部30係判定顆粒量之一分鐘期間的移動平均值是否於既定範圍內，亦即是否於教示時之平均值的±3σ內(尤其Ave+3σ以下)。
顆粒量之測定值為既定範圍內的情況時(在步驟S7為是)，處理進至步驟S8。另一方面，顆粒量之測定值偏離既定範圍的情況(在步驟S8為否)時，如後述般將執行依自行教示模式之處理。測定值偏離既定範圍的情況具體而言係指顆粒量之測定值超過(Ave+3σ值)的情況。
控制部30進一步算出節能率(或縮減電力值)。節能率係依最大換氣風量時之FFU22的消耗電力量與當下之換氣風量的FFU22之消耗電力量的比所算出。其中，亦可算出兩者的差分作為縮減電力值。控制部30係除了顆粒量之平均值(Ave)及(Ave+3σ值)，另將顆粒量之一百二十個時序列資料、節能率(亦可稱作縮減電力值)、製造室24(無塵棚)之清淨度等級管理值顯示於顯示器32之監視部。
使用者可基於顯示器32之畫面所顯示的上述資訊，而決定換氣風量。使用者的指示輸入於控制部30的情況時，控制部30係依循使用者的指示而切換FFU22之換氣風量。藉此依裝置狀態切換換氣風量。
在步驟S8，控制部30係判定是否可觀察到製造環境之異常預兆。具體而言，在檢測到顆粒量在一分鐘期間的移動平均值在教示時之(Ave+3σ值)以下的範圍內連續 增加三次的情況時，控制部30係將該情況當作顆粒量突然增加的預兆。此情況(在步驟S8為是)時，控制部30切換FFU22之動作型態(步驟S10)。具體而言，在步驟S10中，控制部30係將FFU之換氣風量從在步驟S5所設定之最適當的風量切換為最大風量。
另一方面，未觀察到製造環境之異常預兆的情況(在步驟S8為否)時，處理進至步驟S9。「未觀察到製造環境之異常預兆的情況」係指「顆粒量之一分鐘期間的移動平均值在教示時之平均值+3σ的範圍內連續增加三次」的條件不成立的情況。在步驟S9中，控制部30係判定在顆粒量之上限閾值THLim與顆粒量之一分鐘期間的移動平均值PS之間，THLim≦PS之條件是否成立。上限閾值THLim係上述之(Ave+3σ值)。
例如因灰塵源從外部被帶到製造環境內的理由而顆粒量急遽增加的情況時，顆粒量可能在無預兆下超過(Ave+3σ值)。此情況下，無法藉由步驟S8之處理檢測到異常。因此，控制部30係將此狀態視作緊急狀態，而切換FFU22之動作型態(步驟S10)。具體而言，THLim≦PS之條件成立的情況(在步驟S9為是)下，控制部30係將FFU22之換氣風量從在步驟S5所設定之最適當的風量切換為最大風量(步驟S10)。
另一方面，THLim>PS之情況(在步驟S9為否)時，處理返回步驟S1。此情況下，不會檢測到異常預兆(在步驟S8為否)，顆粒量之一分鐘期間的移動平均值PS更未超過上限閾值THLim(=+3σ值)。因此可執行通常之換氣風量的 控制。
在步驟S10，FFU之動作型態被切換後，處理返回步驟S6。顆粒量之一分鐘期間的移動平均在(Ave+3σ)以下的範圍內連續下降三次的情況時，控制部30係將FFU22之換氣風量從最大風量還原為與製造裝置26之工作型態預先賦予關聯之最適當的風量。
圖8係用於說明與異常預兆及緊急狀態各者對應之顆粒量的推移之圖。參照圖8，雖為顆粒計測值(一分鐘期間之移動平均值)比平均值(Ave)+3σ低的情況，但連續上升三次的情況，藉由控制部30判定為如此之顆粒計測值之推移為異常預兆。另一方面，即使顆粒計測值之上升次數未滿三次，該計測值仍會超過(Ave+3σ值)，藉由控制部30判定為如此之顆粒計測值之推移為緊急狀態。
圖9係用於說明自行教示模式下之處理的流程圖。此流程圖之處理係在圖2所示之處理流程中於步驟S4或S7(參照圖2)的判定結果為否的情況下執行。參照圖9，在步驟S11中，設定教示模式下之FFU動作型態。具體而言，係設定用於使換氣次數階段性從最大換氣次數減少至最小換氣次數之複數個動作型態。
接著在步驟S12中，控制部30係從顆粒感測器16取得顆粒量之測定值，從風速/風向感測器18取得風速之測定值。接著在步驟S13中，控制部30係在顆粒量之上限閾值THLim與顆粒量之一分鐘期間的移動平均值PS之間，判定THLim≦PS之條件是否成立。THLim>PS之情況(在步驟S13為否)時，處理係返回步驟S11。據此，FFU22之動作型態 切換為FFU22之換氣次數減少。藉由重複執行步驟S11~S13之間的循環而FFU22之換氣次數會階段性減少，而在某個換氣次數中成為THLim≦PS。此情況下，處理係退出步驟S11~S13之間的循環。藉由上述之處理循環，按每個換氣次數取得飽和區域資料(顆粒量之平均值及+3σ值)。
THLim≦PS之情況(在步驟S13為是)，處理進至步驟S14。在步驟S14，控制部30係將換氣次數及顆粒狀態(顆粒量)與裝置之工作狀態互相綁定。因此，在某個工作狀態下換氣次數變化時可得到顆粒狀態如何變化之資料。
圖10係顯示藉由圖9所示之步驟S11~S13的處理循環而得到之計測資料的一例之圖。以下說明之數值係用於使本發明之實施形態較容易理解者，本發明並非限定於以下的數值。
參照圖10，與「Machine Statusl-1」對應之工作狀態中，切換FFU22之動作型態(「換氣風量型態」)。首先，設定可得到最大換氣次數之換氣風量型態I。基於根據風速/風向感測器18之風速之測定值，控制部30(演算部30b)算出最大換氣次數。此情況之換氣次數係成為44(次/H)。再者，與此換氣風量對應之FFU22的消耗電力量會被記憶於資料庫。在最大換氣次數之情況時，FFU22之消耗電力量亦會成為最大。節能率係以相對於FFU22之最大消耗電力量之消耗電力的縮減量之比的方式求出。計側最大換氣次數下之顆粒量，求得平均值(Ave)及 (Ave+3σ)值，並將此等值記憶於資料庫30c。
接著，設定將換氣次數從最大換氣次數減少一階段之型態II。藉由與上述相同之方法，換氣次數及FFU22之消耗電力量會被記憶於資料庫30c。計測此換氣次數下之顆粒量，而求得平均值及3σ值。此等值亦會被記憶於資料庫30c。
以相同方式設定FFU22之動作型態III~VI。其中，型態VI係用以得到最小換氣次數之FFU22之動作型態。因此，節能率成為最大，另一方面顆粒量之平均值及3σ值亦變大。
若使清淨度等級之管理值為10000，則可判斷依循型態VI而使FFU22動作的情況之顆粒量的平均值(Ave)及(Ave+3σ)值係相對於管理值而為相當低的等級。
自行教示模式之處理會有在製造裝置正在工作時亦即製品之製造中被執行的情況。有必要防止因處理(自行教示)使得製造環境之清淨度惡化(顆粒量增加)的情況。為此，在自行教示模式下，換氣次數係先設定最大換氣次數，並將換氣次數從最大換氣次數階段性減少。據此，可減小因執行自行教示而製造環境之清淨度惡化的可能性。
返回圖9，在步驟S15中，控制部30係比較品質目標值與飽和領域而決定換氣次數。品質目標值係顆粒數之目標值，以(等級)×N%決定。例如在「等級10000」之情況時，顆粒數之目標值係以10000×N%決定。N%之值可藉由使用者而設定。因此，可依製造環境而設定最適當 的顆粒目標值。藉由步驟S15之處理，將製造裝置26之工作狀態與FFU22之最適當的風量(最適當的換氣次數)賦予對應。若藉由步驟S15之處理而選擇換氣次數，則結束自行教示模式之處理。此情況下，圖2之步驟進至S5之處理。
圖11係用於說明教示後之控制資料的圖。參照圖11，可得到最適當的風量之FFU22的換氣風量型態係依各裝置狀態(Machine Status)而設定。與該換氣風量型態對應之換氣次數及顆粒量(Ave，Ave+3σ)亦進一步登錄於資料庫。
藉此，在本發明之實施形態中，可依成為對象之製造環境(無塵棚或無塵室)內的製造裝置之工作狀態而設定FFU動作型態。FFU動作型態係預先教示完畢，為裝置之工作狀態與換氣次數與顆粒狀態預先綁定之型態。再者，此型態係基於顆粒目標值與飽和區域(顆粒量之平均值及3σ值)而從複數個候補型態作選擇之型態。因此，可設定依裝置之工作狀態而維持顆粒目標值的換氣次數(最適當的風量)。再者，若換氣風量比最大風量少，則可減少消耗電力。為此，可得到該最適當的風量之動作型態亦同時為可減少FFU22之消耗電力的動作型態。因此，根據本發明之實施形態即可使製造環境所消耗之能量量與製造環境之清淨度兼容。
顆粒量係依存於製造裝置之工作狀態。亦即製造裝置處於工作狀態之情況下裝置容易發塵使得顆粒量增加。此情況下會選擇換氣次數變大的FFU之動作型態。另 一方面，只要製造裝置為待機或停止狀態即可穩定地維持低的顆粒量，故即使令換氣次數下降，該狀態仍不會有太大的變動。因此，選擇換氣次數會變小之FFU之動作型態。
在如此之本發明之實施形態中，可依裝置之狀態而動態控制換氣次數(風量型態)。藉此因為可抑制相對於顆粒之管理目標值的控制之延遲，所以不只可穩定管理顆粒量，亦可達成節能運轉。
再者，向使用者顯示每個裝置狀態之所計測/教示的顆粒變動幅度，即使執行節能運轉仍可提高品質的信頼度。
圖12係用以說明顯示於顯示器之畫面的資訊之圖。參照圖12，在顯示器32之畫面，顯示某個製造裝置之工作狀態(Machine Status)、換氣風量型態、換氣次數、消耗電力量及節能率、顆粒量(Ave，Ave+3σ)及顆粒量的管理值。再者，顯示器32之畫面中亦顯示顆粒計測值(一分鐘期間之移動平均)的時序列資料。據此，使用者可監視顆粒量之推移同時可改變換氣風量。藉此因為可穩定維持製造環境之清淨度，故可提高製造的品質之信頼度。
再者本發明係在節能運轉時(低換氣次數時)藉由感測器即時計測在開口部之風速、風向。藉此可監視、控制來自外部之往製造環境之塵埃的進入。在低換氣次數方面，須考慮製造環境之內部與外部之間的氣壓差為小。在微差壓感測器方面，可能無法充分檢測如此之輕微的氣壓差。藉由使用風速/風向感測器，因為低換氣次數 時仍可精度優良地檢測在開口部之風速，故可監視/控制來自外部之往製造環境的塵埃之進入。
根據本發明之實施形態，控制部進一步有自行教示模式。藉由利用自行教示模式，在例如因現場之改善活動而無塵棚(或無塵室)內之塵埃濃度下降的情況，可依環境再設定換氣次數。藉此，可提升FFU之節能率。另一方面，在因FFU之機能下降等而塵埃濃度增加的情況時，因為亦可藉再教示而再設定換氣次數，故可防止對於製造品質之不良影響。
再者，控制部30亦可在顯示器32之畫面上將換氣風量設定之改定履歴向使用者顯示。據此，使用者可掌握較長之跨度的現場環境變動之趨勢。將該掌握之趨勢活用於不良原因之推定或預防保全亦成為可能。
再且，根據本發明，時序列監視所計測/教示之變動幅度內的顆粒舉動而可預測突發之顆粒量的增加。並且，在觀察到異常預兆之情況時，切換FFU之動作型態為可得到最大換氣次數。因為可在異常預兆之階段切換FFU之動作型態而使顆粒量下降，故可減小顆粒量超越管理值之狀態發生的可能性。
(變形例)
在圖1中係顯示每個製造裝置26設置電力感測器12及氣體流量感測器14的構成。但本發明之實施形態並非為如此限定者亦可有各種變形。
圖13係顯示與本發明之實施形態有關之換氣風量控制系統的第一變形例之圖。參照圖13，對於製造室24內 之所有的製造裝置26統一設置電力感測器12及氣體流量感測器14。根據此構成，控制部30係基於例如電力感測器12之測定值之度數分布及氣體流量感測器14之測定值之度數分布而識別製造室24全體之工作狀態。
此外，在圖1及圖13所示之構成係基於製造裝置之消耗電力量及耗氣量而檢測該裝置之工作狀態。然而只要為能以製造裝置之工作時所消耗之能量量的形式計測者，即可使用於製造裝置之工作狀態的監視部。因此，亦可將例如空氣以外之氣體(例如氮氣等)或水等之液體等的消耗量使用於製造裝置之工作狀態之監視部。
再者，只要可掌握製造裝置之工作狀態的裝置，即能以該裝置代替電力感測器12及氣體流量感測器14而使用。
圖14係顯示與本發明之實施形態有關之換氣風量控制系統的第二變形例之圖。參照圖14，PLC(可程式邏輯控制器)31控制複數個製造裝置26各者。在PLC31之內部，產生相對於各控制裝置之控制資訊(運轉、待機、停止等)。控制部30係藉由從PLC31取得其正常資訊而掌握各製造裝置26之工作狀態。再者，可個別構成控制部30及PLC31，亦可一體化。
在上述之實施形態中，作為大致上密閉環境的一例而顯示製造環境(無塵棚或無塵室)。然而，本發明之範圍並非為限定於製造環境者，例如亦可適用於設置有消耗能量之機器的大致上密閉環境中，包含配置有伺服機房、冷凍陳列櫃之店鋪。在該類環境中，可藉由空氣之 清淨度、溫度、濕度等而顯示空氣之品質，同時可為了調整空氣之品質而使用換氣裝置、空氣清淨機、空調、加濕器、除濕機等之機器而調整風量、溫度、濕度等。因此，本發明可適用於上述之環境中。
本次所揭示之實施形態在所有的點上應想作是例示者，並非為限制性者。本發明之範圍並非為上述之說明而是由申請專利範圍所示，意圖包含與申請專利範圍均等之意義及範圍內的所有的改變。
10‧‧‧換氣風量控制系統
12‧‧‧電力感測器
14‧‧‧氣體流量感測器
15‧‧‧地面
16‧‧‧顆粒感測器
18‧‧‧風速/風向感測器
20‧‧‧微差壓感測器
22‧‧‧FFU
24‧‧‧製造室
26‧‧‧製造裝置
28‧‧‧開口部
30‧‧‧控制部
30a‧‧‧輸入部
30b‧‧‧演算部
30c‧‧‧資料庫
30d‧‧‧風機控制部
31‧‧‧PLC
32‧‧‧顯示器
圖1係模式地顯示與本發明之實施形態有關之換氣風量控制方法所適用的製造環境的圖。
圖2係說明藉由與本發明之實施形態有關之換氣風量控制系統所執行之換氣風量的控制流程之圖。
圖3係說明製造裝置之消耗電力量的閾值之設定的第一例之圖。
圖4係說明製造裝置之消耗電力量的閾值之設定的第二例之圖。
圖5係說明製造裝置之耗氣量的候補閾值的個數為兩個的例子之圖。
圖6係說明製造裝置之耗氣量的候補閾值的個數為三個的例子之圖。
圖7係顯示了製造裝置之複數個工作型態的例子之圖。
圖8係用於說明與異常預兆及緊急狀態各者對應之顆粒量的推移之圖。
圖9係用於說明自行教示模式下之處理的流程圖。
圖10係顯示藉由圖9所示之步驟S11~S13的處理循環而得到之計測資料的一例之圖。
圖11係用於說明教示後之控制資料的圖。
圖12係用以說明顯示於顯示器之畫面的資訊之圖。
圖13係顯示與本發明之實施形態有關之換氣風量控制系統的第一變形例之圖。
圖14係顯示與本發明之實施形態有關之換氣風量控制系統的第二變形例之圖。
10‧‧‧換氣風量控制系統
12‧‧‧電力感測器
14‧‧‧氣體流量感測器
15‧‧‧地面
16‧‧‧顆粒感測器
18‧‧‧風速/風向感測器
20‧‧‧微差壓感測器
22‧‧‧FFU
24‧‧‧製造室
26‧‧‧製造裝置
28‧‧‧開口部
30‧‧‧控制部
30a‧‧‧輸入部
30b‧‧‧演算部
30c‧‧‧資料庫
30d‧‧‧風機控制部
31‧‧‧PLC
32‧‧‧顯示器

Claims (13)

  1. 一種空氣之品質調整控制方法，具備：預先賦予關聯步驟，其係取得在配備於大致上密閉環境內之裝置所消耗的能量量，將用以調整前述大致上密閉環境內之空氣的品質之空氣調整裝置的調整量與基於所取得之能量量而決定的前述裝置之工作狀態預先賦予關聯；工作狀態檢測步驟，其係檢測前述裝置之當下的工作狀態；以及調整量切換步驟，其係將前述調整量切換為與所檢測之工作狀態預先賦予關聯之最適當的調整量；前述最適當的調整量係基於前述裝置在前述工作狀態時用於達成目標之空氣的品質之前述調整量與該調整量下使前述空氣調整裝置運轉之情況下的前述空氣調整裝置之消耗電力之間的關係而預先決定。
  2. 一種換氣風量控制方法，具備：預先賦予關聯步驟，其係取得在配備於製造環境內之製造裝置所消耗的能量量，將用於使前述製造環境內換氣之換氣裝置的最適當風量與基於所取得之能量量而決定的前述製造裝置之工作狀態預先賦予關聯；工作狀態檢測步驟，其係檢測前述製造裝置之當下的工作狀態；以及換氣風量切換步驟，其係將前述換氣裝置之換氣風量切換為與所檢測之工作狀態預先賦予關聯之最適 當的風量；前述最適當的風量係基於前述製造裝置在前述工作狀態時用於達成目標之空氣清淨度的前述換氣風量與在該換氣風量下使前述換氣裝置運轉之情況下的前述換氣裝置之消耗電力之間的關係而預先決定。
  3. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中前述賦予關聯步驟係如下之步驟：基於單位期間之間的前述能量量之分布而演算用於將前述製造裝置之工作狀態分類之前述能量量的候補閾值，運用前述候補閾值而進行將前述最適當的風量與前述工作狀態賦予關聯。
  4. 如申請專利範圍第3項之換氣風量控制方法，其中前述能量量係在各製造裝置所消耗之能量量。
  5. 如申請專利範圍第3項之換氣風量控制方法，其中前述能量量係在前述製造環境之全體所消耗之能量量。
  6. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中前述製造裝置係藉由控制裝置而予以控制，檢測前述製造裝置之前述當下的工作狀態之步驟係包含：基於前述控制裝置的控制狀態而識別前述製造裝置之前述當下的工作狀態之步驟。
  7. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中更具備：顆粒量測定步驟，其係測定前述製造環境內的顆粒量；顯示步驟，其係顯示：消耗電力對於將前述換氣 風量切換為前述最適當的風量時之前述換氣裝置之最大消耗電力的降低率、所測定之顆粒量、及前述顆粒量之時序列資料；以及換氣風量改變步驟，其係在產生使用者對於前述換氣風量有所要求的情況時，將前述換氣風量改變為對應於前述要求的風量。
  8. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中更具備：顆粒量測定步驟，其係測定前述製造環境內的顆粒量；以及賦予關聯再度執行步驟，其係在所測定之顆粒量不合預先所設定之範圍的情況時，再度執行將前述製造裝置之前述工作狀態與前述最適當的風量之間賦予關聯。
  9. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中更具備：顆粒量測定步驟，其係測定前述製造環境內的顆粒量；異常預兆檢測步驟，其係檢測所測定之顆粒量在預定之範圍內連續上升複數次的情況作為異常預兆；以及最大換氣風量設定步驟，其係在檢測到前述異常預兆之情況時，將前述換氣風量設定為最大風量。
  10. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中具備： 顆粒量計測步驟，其係計測前述製造環境內之顆粒量；異常檢測步驟，其係檢測所測定之顆粒量超出所預設之範圍的上限之情況作為異常；以及最大換氣風量設定步驟，其係在檢測到前述異常預兆之情況時，將前述換氣風量設定為最大風量。
  11. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中在前述預先賦予關聯之步驟中，藉由使前述換氣風量從最大風量階段性下降而決定前述最適當的風量。
  12. 如申請專利範圍第2項之換氣風量控制方法，其中在前述製造環境，形成有從前述製造環境之內部通往前述製造環境之外部的開口部，前述換氣風量控制方法更具備：風速測定步驟，其係測定在前述開口部之風速的步驟；以及換氣風量改變步驟，其係依所測定之風速而改變前述換氣風量。
  13. 一種換氣風量控制系統，具備：換氣裝置，其係將配備有製造裝置之製造環境中進行換氣；檢測裝置，其係檢測前述製造裝置之當下的消耗能量量；以及控制裝置，其係改變前述換氣裝置之風量；前述控制裝置係包含：演算部，其係將前述換氣裝置之最適當的風量與前述製造裝置之前述消耗能量量賦予關聯而決定； 記憶部，其係記憶前述換氣裝置之最適當的風量與前述製造裝置之前述消耗能量量之間的對應關係；以及切換部，其係基於藉由前述檢測裝置所檢測出之前述製造裝置的前述當下的消耗能量量與記憶於前述記憶部之前述對應關係，而將前述換氣裝置之風量切換為前述最適當的風量；前述演算部係基於在前述製造裝置消耗前述消耗能量量時用於達成目標之空氣清淨度的前述換氣風量與在該換氣風量下使前述換氣裝置運轉之情況的前述換氣裝置之消耗電力之間的關係，而決定前述最適當的風量。
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