(57)【要約】【課題】簡素な構成で、安定した基準圧の計測結果を得る。【解決手段】圧力計測装置１０は、絶対圧センサ２１、および、可変デジタルフィルタ３０を備える。絶対圧センサ２１は、計測対象室の室外の圧力を計測して、第１計測信号を出力する。可変デジタルフィルタ３０は、計測対象室の室内の圧力と室外の圧力との差圧に応じて設定されるフィルタ係数を有し、第１計測信号をフィルタ処理して、基準圧信号を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象室の室外の圧力を計測して、第１計測信号を出力する、第１絶対圧センサと、
前記計測対象室の室内の圧力と前記室外の圧力との差圧に応じて設定されるフィルタ係数を有し、前記第１計測信号をフィルタ処理して、基準圧信号を出力する可変デジタルフィルタと、
を備える、圧力計測装置。
【請求項２】
前記可変デジタルフィルタは、低域通過フィルタであり、
前記フィルタ係数は、減衰域での減衰量、カットオフ周波数、および、通過域から前記減衰域への減衰量の変化率である減衰率によって設定されている、
請求項１に記載の圧力計測装置。
【請求項３】
前記室内の圧力を計測して、第２計測信号を出力する、第２絶対圧センサと、
前記基準圧信号と前記第２計測信号とから、前記室内の圧力と前記基準圧信号に対応する基準圧との差圧を算出する差圧演算部と、
を備える、請求項１または請求項２に記載の圧力計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力計測装置の各構成と、
前記差圧に応じて、前記室内の圧力を調整するための制御信号を生成する気圧制御部と、
前記制御信号を用いて、前記計測対象室に対する空気の流入量および流出量を調整する調整部材と、
を備える、差圧制御システム。
【請求項５】
前記気圧制御部は、
前記室内の圧力の変化の統計データを用いて、前記フィルタ係数を設定する、
請求項４に記載の差圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、計測対象空間の圧力を制御するための基準圧力を計測する圧力計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンルーム等においては、室内の空気を清浄な状態に保つため、室圧が制御されている。特許文献１には、室圧を制御する室内気圧調整システムが記載されている。特許文献１に記載の室内気圧調整システムは、室外の圧力を基準圧として、室内の圧力を調整する。
【０００３】
特許文献１に記載の室内気圧調整システムは、室圧を制御するコントローラを備える。コントローラは、微差圧センサを備える。微差圧センサには、室外の圧力と室内の圧力とが与えられる。微差圧センサは、室外と室内との圧力差に応じた電気信号を出力する。
【０００４】
そして、特許文献１に記載の室内気圧調整システムは、基準圧となる室外の圧力の計測値を安定させるために、中空管等の安定化装置（圧力変動抑制装置）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の室内気圧調整システムを構成する中空管のような基準圧を安定させる装置の形状は、大きく、この装置の設置のための構造も、複雑になってしまう。また、外部環境の影響を受け難くくするために、設置場所も限られる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、簡素な構成で、安定した基準圧の計測結果が得られる圧力計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の圧力計測装置は、第１絶対圧センサ、および、可変デジタルフィルタを備える。第１絶対圧センサは、計測対象室の室外の圧力を計測して、第１計測信号を出力する。可変デジタルフィルタは、計測対象室の室内の圧力と室外の圧力との差圧に応じて設定されるフィルタ係数を有し、第１計測信号をフィルタ処理して、基準圧信号を出力する。
【０００９】
この構成では、第１計測信号がフィルタ処理されることで、第１計測信号は、安定する。したがって、基準圧は、所定の圧力範囲内に収まり、安定する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、簡素な構成で、安定した基準圧の計測結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る圧力計測装置を含む差圧制御システムの機能ブロック図である。
【図２】図２は、可変デジタルフィルタのフィルタ特性の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、差圧制御システムにおけるフィルタ特性の設定フローを示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る差圧計測装置の分解斜視図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る圧力計測装置を含む差圧制御システムの機能ブロック図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る圧力計測装置を含む差圧制御システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る圧力計測装置および差圧制御システムについて、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る圧力計測装置を含む差圧制御システムの機能ブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、差圧制御システム９０は、圧力計測装置１０、および、気圧制御部９１を備える。差圧制御システム９０は、クリーンルーム９００の気圧制御を行う。より具体的には、差圧制御システム９０は、クリーンルーム９００の気圧（室内の圧力）がクリーンルーム９００の外側の気圧（室外の圧力（基準圧））に対して正圧または負圧となるように、制御する。本実施形態では、差圧制御システム９０は、室内の圧力が室外の圧力に対して、所定圧で高くなるように制御を行う。所定圧とは、例えば、＋１０Ｐａから＋４０Ｐａ程度である。
【００１４】
圧力計測装置１０は、絶対圧センサ２１、絶対圧センサ２２、可変デジタルフィルタ３０、および、差圧演算部４０を備える。絶対圧センサ２１が、本発明の「第１絶対圧センサ」に対応し、絶対圧センサ２２が、本発明の「第２絶対圧センサ」に対応する。
【００１５】
絶対圧センサ２１は、クリーンルーム９００の外部（計測対象室外）の圧力を計測する。具体的には、絶対圧センサ２１は、大気に開放される空間を有する。絶対圧センサ２１は、この空間の圧力に応じて歪む構造を有し、この歪みに応じた大きさの第１計測信号を出力する。すなわち、絶対圧センサ２１は、クリーンルーム９００の室外の圧力の大きさに応じた第１計測信号を出力する。絶対圧センサ２１は、所定のサンプリング間隔で、室外の圧力を計測し、第１計測信号を出力する。
【００１６】
絶対圧センサ２２は、クリーンルーム９００内（計測対象室内）の圧力を計測する。具体的には、絶対圧センサ２２は、クリーンルーム９００の室内に連通する空間を有する。絶対圧センサ２２は、この空間の圧力に応じて歪む構造を有し、この歪みに応じた大きさの第２計測信号を出力する。すなわち、絶対圧センサ２２は、クリーンルーム９００の室内の圧力の大きさに応じた第２計測信号を出力する。絶対圧センサ２２は、所定のサンプリング間隔で、室内の圧力を計測し、第２計測信号を出力する。
【００１７】
可変デジタルフィルタ３０は、例えば、演算素子に形成されたプログラマブルなデジタル回路等によって実現される。可変デジタルフィルタ３０は、例えば、ＦＩＲフィルタによって構成される。可変デジタルフィルタ３０のフィルタ係数（フィルタ特性）は、気圧制御部９１によって設定される。
【００１８】
可変デジタルフィルタ３０には、第１計測信号が入力される。可変デジタルフィルタ３０は、第１計測信号をフィルタ処理して、基準圧信号として出力する。概略的には、可変デジタルフィルタ３０は、低域通過フィルタである。したがって、基準圧信号は、第１計測信号における高周波成分を減衰させた信号である。言い換えれば、基準圧信号は、第１計測信号に含まれる、室外の圧力の急激な変化に起因する成分を減衰させた信号である。これにより、基準圧信号は、値の安定した信号となり、基準圧は、安定する。
【００１９】
差圧演算部４０は、例えば、演算素子に形成されたデジタル回路等によって実現される。差圧演算部４０は、第２計測信号と基準圧信号との差分を算出する。差圧演算部４０は、この差圧を、差圧信号として、気圧制御部９１に出力する。
【００２０】
気圧制御部９１は、差圧信号の大きさから、気圧制御信号を生成する。例えば、差圧信号の大きさから、基準圧に基づくクリーンルーム９００内の圧力の規定範囲に対して、クリーンルーム９００内の圧力が異なる場合は、気圧制御部９１は、吸気ＶＡＶ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ａｉｒ  Ｖｏｌｕｍｅ）または吸気ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ａｉｒ  Ｖｏｌｕｍｅ）（以下、吸気ＶＡＶおよび吸気ＣＡＶを総称して吸気ＶＡＶと称する。）９０１、排気ＶＡＶまたは排気ＣＡＶ（以下、排気ＶＡＶおよび排気ＣＡＶを総称して排気ＶＡＶと称する。）９０２のそれぞれ、または、吸気ＶＡＶ９０１または排気ＶＡＶ９０２の一方の風量を調整し、クリーンルーム９００の室圧が所定の設定圧となるように調整する。
【００２１】
吸気ＶＡＶ９０１および排気ＶＡＶ９０２は、クリーンルーム９００に設置されている。吸気ＶＡＶ９０１および排気ＶＡＶ９０２が、本発明の「調整部材」に対応する。吸気ＶＡＶ９０１は、気圧制御信号に応じて、吸気風量を調整する。これにより、クリーンルーム９００内への空気の流入量は、調整される。排気ＶＡＶ９０２は、気圧制御信号に応じて、排気風量を調整する。これにより、クリーンルーム９００内からの空気の流出量は、調整される。この結果、クリーンルーム９００内の圧力は調整される。
【００２２】
（フィルタ特性の設定の具体例）
図２は、可変デジタルフィルタのフィルタ特性の一例を示すグラフである。図２に示すように、可変デジタルフィルタ３０は、低域通過フィルタであり、フィルタ特性として、カットオフ周波数ｆ０、減衰量ＤＰ、および、減衰率ΔＤを有する。カットオフ周波数ｆ０は、減衰域の最低周波数を表す。減衰量ＤＰは、減衰域での減衰量の大きさを表す。減衰率ΔＤは、通過域から減衰域への減衰量の周波数軸上での変化率を表す。
【００２３】
可変デジタルフィルタ３０のフィルタ係数は、これらカットオフ周波数ｆ０、減衰量ＤＰ、および、減衰率ΔＤによって設定される。
【００２４】
フィルタ係数は、クリーンルーム９００の室内の圧力（計測対象室の室内の圧力）と室外の圧力との差圧に応じて設定される。より具体的には、フィルタ係数は、差圧の変動量、変動の傾向等に応じて設定される。
【００２５】
カットオフ周波数ｆ０は、基準圧に対して高周波ノイズとして判断する範囲に基づいて設定される。カットオフ周波数ｆ０は、例えば、０．００１Ｈｚから１０２４Ｈｚ程度に設定される。これは、一般的な気圧の急激な変動は、約０．０１Ｈｚ以上であることが多く、絶対圧センサで使用されるサンプリング周波数の上限が１０２４Ｈｚであることに基づいている。
【００２６】
減衰量ＤＰは、室内の圧力の制御に影響を与えない程度に高周波ノイズが減衰できるように設定される。減衰量ＤＰは、例えば差圧の大きさと差圧の変動の大きさに基づいて設定される。減衰量ＤＯは、例えば、−１０ｄＢから−３０ｄＢ程度に設定される。
【００２７】
減衰率ΔＤは、従来用いられている基準圧タンクや中空管等の安定化装置（圧力変動抑制装置）の特性に基づいて設定される。基準圧タンク等の物理的に圧力を安定化させる装置（圧力ダンパ）は、通過域と減衰域とが急激に変化する特性を有さず、所定の減衰率で変化する特性を有する。したがって、フィルタ特性が減衰率ΔＤを有することによって、可変デジタルフィルタ３０は、従来の安定化装置の物理的な圧力ダンパと同等の特性を有することができる。減衰率ΔＤは、例えば、−２ｄＢ／ｏｃｔから−８０ｄＢ／ｏｃｔ程度に設定される。
【００２８】
したがって、例えば、気圧制御のアルゴリズムを変えることなく、従来の安定化装置を備えた差圧制御システムから、本願発明の可変デジタルフィルタ３０を備えた差圧制御システム９０に変更することができる。したがって、変更以前の従来の安定化装置を備えた差圧制御システムにおける管理と同様の管理によって、差圧制御システム９０を運用することが可能となる。さらに、従来のような大型の安定化装置を備えないことによって、差圧制御システム９０の小規模化、省スペース化が実現される。
【００２９】
さらに、可変デジタルフィルタ３０は、圧力ダンパのような温度特性を有さないので、差圧制御システム９０の設置は、場所を選ばず、容易である。
【００３０】
なお、例えば、差圧制御システム９０を新規に備える場合には、図２の破線の特性に示すように、減衰率ΔＤを設定しない特性を採用することも可能である。減衰率ΔＤを採用しない特性では、カットオフ周波数ｆ０以下の周波数帯域が通過域に設定され、減衰量は、略０．０に設定される。また、減衰率ΔＤを採用しない特性では、カットオフ周波数ｆ０より高い周波数帯域が減衰域に設定され、減衰量ＤＰが設定される。
【００３１】
そして、この場合、気圧制御部９１は、第２計測信号を経時的に観測し、この観測結果の統計データから、カットオフ周波数ｆ０、および、減衰量ＤＰの調整、減衰率ΔＤの設定を行うこともできる。これにより、差圧制御システム９０は、適応型の可変デジタルフィルタ３０を用いることができる。したがって、フィルタ特性は、クリーンルーム９００の設置環境に応じた特性となり、差圧制御システム９０は、クリーンルーム９００の設置環境に応じた基準圧を得られる。
【００３２】
（フィルタ特性の設定フロー）
図３は、差圧制御システムにおけるフィルタ特性の設定フローを示すフローチャートである。まず、差圧制御システム９０は、既存の基準圧用設備（上述の基準圧タンク等の物理的な圧力ダンパ）の有無を確認する（Ｓ１１）。基準圧用設備が無ければ（Ｓ１１：ＮＯ）、差圧制御システム９０は、減衰量ＤＰとカットオフ周波数ｆ０を設定する（Ｓ１２）。
【００３３】
基準圧設備が有れば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、差圧制御システム９０は、既存の基準圧用設備の特性を検出する（Ｓ１３）。基準圧用設備の特性は、絶対圧センサ等の出力結果（上述の第１計測信号に相当する。）を用いることによって、検出できる。差圧制御システム９０は、基準圧用設備の特性を用いて、この特性を疑似するように、減衰量ＤＰ、カットオフ周波数ｆ０、および、減衰率ΔＤを設定する（Ｓ１４）。
【００３４】
差圧制御システム９０は、これらの設定値に基づいて、可変デジタルフィルタ３０のフィルタ係数（伝達関数）を設定する（Ｓ１５）。
【００３５】
（圧力計測装置の構造の一例）
図４は、第１の実施形態に係る差圧計測装置の分解斜視図である。図４に示すように、圧力計測装置１０は、絶対圧センサ２１、演算素子５０、弾性体６０、絶対圧センサ２２、基材２００、カバー部材３０１、および、カバー部材３０２を備える。
【００３６】
基材２００は、平板状であり、第１主面２０１と第２主面２０２とを有する。基材２００は、絶縁性の主体と、この主体に形成された電極パターンによって実現される。
【００３７】
カバー部材３０１は、例えば、絶縁性の樹脂材料からなる。カバー部材３０１は、天井壁３１１、側壁３１２、ノズル３１３、ノズル３１４、および、壁３１５を備える。天井壁３１１は、平板状である。側壁３１２は、天井壁３１１の外周に沿って配置されている。側壁３１２は、天井壁３１１の主面に直交する方向に延びる形状である。これにより、天井壁３１１、側壁３１２によって囲まれる空間３１０が形成される。
【００３８】
ノズル３１３は、孔３１３０を有する円筒形である。ノズル３１４は、孔３１４０を有する円筒形である。ノズル３１３の孔３１３０およびノズル３１４の孔３１４０は、天井壁３１１における側壁３１２側の空間３１０と、その反対側の空間（外部）とを連通する。
【００３９】
壁３１５は、空間３１０の一部に、空間３５１と空間３５２と個別に形成するように配置されている。空間３５１は、孔３１３０に連通する。空間３５２は、孔３１４０に連通する。
【００４０】
カバー部材３０１の側壁３１２は、基材２００の第１主面２０１に当接する。これにより、カバー部材３０１は、基材２００の第１主面２０１側を覆う。
【００４１】
壁３１５と基材２００の第１主面２０１との間には、弾性体６０が配置されている。例えば、弾性体６０は、既知のパッキン等として用いられるゴム等によって実現される。弾性体６０の平面視した形状は、壁３１５と略同じである。弾性体６０は、壁３１５と第１主面２０１とに当接している。より具体的には、弾性体６０は、所定の圧力が係った状態で、壁３１５と第１主面２０１とに挟みこまれている。この構成により、空間３５１と空間３５２とは、カバー部材３０１と基材２００とに囲まれる領域内において、互いに連通せず、個別の空間となる。空間３５１は、孔３１３０を介して、圧力計測装置１０の外部に連通し、空間３５２は、孔３１４０を介して、圧力計測装置１０の外部に連通する。
【００４２】
カバー部材３０２は、例えば、絶縁性の樹脂材料からなる。底壁３２１は、平板状である。側壁３２２は、底壁３２１の外周に沿って配置されている。側壁３２２は、底壁３２１の主面に直交する方向に延びる形状である。これにより、底壁３２１、側壁３２２によって囲まれる空間３２０が形成される。カバー部材３０２の側壁３２２は、基材２００の第２主面２０２に当接する。これにより、カバー部材３０２は、基材２００の第２主面２０２側を覆う。
【００４３】
基材２００は、例えば、カバー部材３０１とカバー部材３０２とによって挟みこむことで、カバー部材３０１およびカバー部材３０２に固定される。
【００４４】
絶対圧センサ２１と絶対圧センサ２２とは、同じ検出特性を有する。例えば、絶対圧センサ２１と絶対圧センサ２２とは、同一の母材から形成されていることが好ましく、さらには母材における近接する位置に形成されていることが好ましい。
【００４５】
絶対圧センサ２１は、空間３５１に配置され、基材２００の第１主面２０１に実装される。絶対圧センサ２１は、空間３５１の圧力に応じた第１計測信号を出力する。絶対圧センサ２２は、空間３５２に配置され、基材２００の第１主面２０１に実装される。絶対圧センサ２２は、空間３５２の圧力に応じた第２計測信号を出力する。
【００４６】
演算素子５０は、半導体集積回路等を備え、可変デジタルフィルタ３０の構成を有する。演算素子５０は、空間３２０に配置され、基材２００の第２主面２０２に実装される。
【００４７】
なお、空間３５１および空間３５２のそれぞれに、温度センサおよびヒータ素子を備えていてもよい。この構成では、圧力計測装置１０は、温度センサによって、絶対圧センサ２１の温度および絶対圧センサ２２の温度を計測し、ヒータ素子によって、絶対圧センサ２１の温度および絶対圧センサ２２の温度を一定に保持する。これにより、絶対圧センサ２１で計測される第１計測信号、および、絶対圧センサ２２で計測される第２計測信号は、安定する。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る圧力計測装置および差圧制御システムについて、図を参照して説明する。図５は、第２の実施形態に係る圧力計測装置を含む差圧制御システムの機能ブロック図である。
【００４９】
図５に示すように、第２の実施形態に係る差圧制御システム９０Ａは、第１の実施形態に係る差圧制御システム９０に対して、圧力計測装置１０Ａの構成、および、気圧制御部９１Ａの処理において異なる。差圧制御システム９０Ａの他の構成は、差圧制御システム９０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００５０】
圧力計測装置１０Ａは、絶対圧センサ２１、絶対圧センサ２２、および、可変デジタルフィルタ３０を備える。すなわち、圧力計測装置１０Ａは、第１の実施形態に示した圧力計測装置１０に対して、差圧演算部４０を省略した構成を有する。
【００５１】
この場合、可変デジタルフィルタ３０は、基準圧信号を、気圧制御部９１Ａに出力する。絶対圧センサ２２は、第２計測信号を、気圧制御部９１Ａに出力する。気圧制御部９１は、基準圧信号と第２計測信号とから差圧を算出し、この差圧を用いて気圧制御を行う。
【００５２】
このような構成であっても、圧力計測装置１０Ａは、安定した基準圧を出力できる。
【００５３】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に圧力計測装置および差圧制御システムについて、図を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係る圧力計測装置を含む差圧制御システムの機能ブロック図である。
【００５４】
図６に示すように、第３の実施形態に係る差圧制御システム９０Ｂは、第２の実施形態に係る差圧制御システム９０Ａに対して、圧力計測装置１０Ｂの構成において異なる。差圧制御システム９０Ｂの他の構成は、差圧制御システム９０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００５５】
圧力計測装置１０Ｂは、フィルタ一体型センサ２１Ｂを備える。フィルタ一体型センサ２１Ｂは、絶対圧センサ２１１、および、可変デジタルフィルタ３０を備える。絶対圧センサ２１１は、室外の圧力に応じた第１計測信号を生成して、可変デジタルフィルタ３０に出力する。
【００５６】
このような構成であっても、圧力計測装置１０Ｂは、安定した基準圧を出力できる。さらに、絶対圧センサ２１１と可変デジタルフィルタ３０とが一体化されることで、圧力計測装置１０Ｂは、小型化される。
【００５７】
なお、上述の各実施形態では、圧力計測装置は、室外の圧力に基づく第１計測信号をフィルタ処理する。しかしながら、圧力計測装置は、第１計測信号と第２計測信号との差圧をフィルタ処理することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ：圧力計測装置
２１、２２、２１１：絶対圧センサ
２１Ｂ：フィルタ一体型センサ
３０：可変デジタルフィルタ
４０：差圧演算部
９０、９０Ａ、９０Ｂ：差圧制御システム
９１：気圧制御部
９１Ａ：気圧制御部
９００：クリーンルーム
９０１：吸気ＶＡＶまたは吸気ＣＡＶ
９０２：排気ＶＡＶまたは排気ＣＡＶ
【図１】
2020176963.tif 000003
【図２】
2020176963.tif 000004
【図３】
2020176963.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020176963.tif 000007
【図６】
2020176963.tif 000008