(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する仕切壁を介して連通された複数の室と、これら各室にそれぞれ設けられた給気ブロア、排気ブロアおよび圧力センサと、各圧力センサの検出値によりそれぞれの室の給気ブロアおよび排気ブロアの回転数を制御する制御手段とを備え、前記各室の圧力を所定圧力に制御する室内の圧力制御装置において、
前記給気ブロアおよび排気ブロアの少なくともいずれか一方をインバータ付きとし、前記制御手段は、前記圧力センサによって検出される室内の圧力と所定圧力との差圧に対して一方のインバータ付きブロアの出力を変化させる関係式を記憶するとともに、前記開口部を閉鎖した状態で前記室の圧力を所定圧力に安定させる給気ブロアおよび排気ブロアの基準回転数と、この基準回転数に対する変更範囲とを前記各室で記憶し、圧力の変動によりそれぞれの室のブロアの回転数を変更する際、前記変更範囲内で前記インバータ付きブロアの周波数を前記関係式に基づいて変更することにより回転数を制御することを特徴とする室内の圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、アイソレータのように外部から隔離された室内の圧力を制御する圧力制御装置に係り、特に、開口部を有する仕切壁を介して連通された複数の室内の圧力制御を行う室内の圧力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外部から隔離された空間を有するアイソレータの内部に、医薬品や食品等の製造設備を設置し、このアイソレータ内を滅菌装置により滅菌してその無菌環境内で前記製品を製造することが、近年広く行われている。
【０００３】
前記医薬品や食品の製造設備等の処理装置を外部雰囲気から隔離するアイソレータは、その処理装置に応じた容積が必要であり、連続した機械等を隔離するためには、非常に大きな容積を必要とする。ところが、アイソレータ内を滅菌する滅菌装置の能力には限界があり、アイソレータ内をこのような滅菌装置によって効率よく滅菌するために、複数のアイソレータを開口部を有する仕切壁を介して連結し、または大型のアイソレータの内部を開口部を有する仕切壁によって複数の室に区画するとともに、これら開口部を開閉するシャッターを設け、生産運転を行う際には、シャッターを開放して複数のアイソレータ（室）の内部を一つの空間として扱い、滅菌時には、シャッターを閉鎖して各アイソレータ毎に区画してそれぞれ滅菌をするようにしている。
【０００４】
前記アイソレータは、外部から埃等の異物が侵入することを防止するために、通常は、内部の圧力を陽圧に制御している。このようなアイソレータでは、仕切壁を介して連通された各室にそれぞれ給気ブロアと排気ブロアとを設け、圧力センサによって常時室内の圧力を検出し、この検出値に応じて圧力制御装置によって給気量と排気量を相対的に調節することにより、各室内をそれぞれ所定の圧力に維持するように制御している。
【０００５】
仕切壁に形成された開口部を介して連通されている複数の室内は、給気ブロアおよび排気ブロアの回転数をコントロールすることにより、それぞれ設定された所定の圧力を維持するように制御されているが、しばしば圧力変動が発生する。
以下に、その圧力変動の原因について考察する。
【０００６】
通常アイソレータはクリーンルーム内に設置されており、クリーンルーム内の圧力より例えば４０Ｐａ陽圧にするというような制御をしている。しかも、クリーンルーム内の圧力は常に一定ではなく変動しているので、アイソレータ内の圧力もクリーンルーム内の圧力変動に応じて制御する必要がある。また、アイソレータ内には、ハーフスーツやグローブ等のフレキシブルな装備があり、これらがクリーンルーム内の圧力変動により膨張収縮する。するとアイソレータ内の容積が変動して圧力変動を引き起こすことになる。さらに、作業者がハーフスーツやグローブを装着した場合も、アイソレータ内の圧力が変動してしまう。
【０００７】
また、アイソレータ内の連通している各室内は、各室毎に異なる配管の連結形状から生じる圧力損失の差や、配管途中に設けられたフィルタや触媒の詰まり具合等からも時間の経過とともに圧力差が生じてしまう。
【０００８】
このように時間の経過に伴って発生した圧力差は、通常排気ブロアの出力を制御して設定圧力に復帰させるようになっている。しかしながら、各室内の容積が異なっている場合には、設置される排気ブロアの能力が異なるため、処理時間に差が生じてしまうという問題があった。このような処理時間に差が生じるために発生する問題について説明する。
【０００９】
例えば、二つの空間が、中間の仕切壁に形成された開口部を介して連通しており、一方の空間が他方の空間の二倍の容積を有している。そして、各空間にはそれぞれ給気ブロア、排気ブロア、圧力センサおよび制御装置が設けられており、給気ブロアを一定回転させるとともに、圧力センサの検出値に基づいて排気ブロアの回転をコントロールすることにより、各空間内が所定の圧力になるように制御しているとする。
【００１０】
給気ブロアおよび排気ブロアの回転数は空間の容積や換気回数に応じて設定されており、制御装置は、制御する各空間の圧力センサから検出される圧力を基に排気ブロアの回転数をコントロールする。この排気ブロアの回転数をどのようにコントロールすればよいかは実験等から求めている。従って、前記のように各空間の容積が異なる場合には、給気ブロアおよび排気ブロアのサイズや制御装置の計算式が異なるものとなるため、排気ブロアの反応速度に違いが生じてしまう。
【００１１】
このような場合の一例について具体的な数値により説明する。例えば、空間Ａでは給気ブロアが２００、排気ブロアも２００の風量で運転し、空間Ｂは給気ブロアが１００、排気ブロアが１００の風量で運転すれば、所定の圧力（４０Ｐａ）が得られるとする。アイソレータの立ち上げ動作においては、それぞれの空間に配置された給気ブロアを運転して空間内の圧力を上昇させる。
【００１２】
空間Ａおよび空間Ｂがともに５分後に５０Ｐａになり、１０Ｐａ減圧しなければならない状態になったとする。各空間の排気ブロアを運転して減圧を行うが、各空間の排気ブロアは能力が異なっており、空間Ａの排気ブロアは１０Ｐａ減圧するのに５秒かかり、一方、空間Ｂの排気ブロアは２秒で１０Ｐａの減圧が可能であるとすると、空間Ｂの方が先に設定圧力の４０Ｐａになり、この時点では、空間Ａはまだ４０Ｐａに低下していないことになる。
【００１３】
このような状況になると、まだ４０Ｐａまで低下していない空間Ａのエアが空間Ｂ内に流れ込んでくる。すると、先に４０Ｐａに低下していた空間Ｂの排気ブロアは、さらに減圧する動作を行うことになる。前述のように空間Ｂの排気ブロアは１００の風量で運転すれば、空間内の圧力を所定の圧力（４０Ｐａ）に維持できるところが、１２０の風量で運転することになる。逆に空間Ａの排気ブロアは２００の風量で運転する必要があるはずなのに、１８０の風量で運転する状態となり、空間Ａから空間Ｂへのエアの流れが生じたまま圧力が均衡するという現象が起こってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように複数室の各排気ブロアの出力に差が生じている状態で、各室間を区画している仕切壁の開口部をシャッターにより閉じると、急激な圧力変動が生じる。排気ブロアが必要な出力よりも小さい出力で運転している室では、シャッターを閉じると急激に圧力が上昇し、逆に必要な出力を上回る出力で運転している室では、圧力が急激に下降する。極端な場合には、その室内の陽圧が維持できないという事態が発生するおそれもある。
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、給気ブロアや排気ブロアに極端な運転能力の差を発生させることなく、スムーズに各室の圧力を制御することができる室内の圧力制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る室内の圧力制御装置は、開口部を有する仕切壁を介して連通された複数の室と、これら各室にそれぞれ設けられた給気ブロア、排気ブロアおよび圧力センサと、各圧力センサの検出値によりそれぞれの室の給気ブロアおよび排気ブロアの回転数を制御する制御手段とを備え、前記各室の圧力を所定圧力に制御するものであって、特に、
前記給気ブロアおよび排気ブロアの少なくともいずれか一方をインバータ付きとし、前記制御手段は、前記圧力センサによって検出される室内の圧力と所定圧力との差圧に対して一方のインバータ付きブロアの出力を変化させる関係式を記憶するとともに、前記開口部を閉鎖した状態で前記室の圧力を所定圧力に安定させる給気ブロアおよび排気ブロアの基準回転数と、この基準回転数に対する変更範囲とを前記各室で記憶し、圧力の変動によりそれぞれの室のブロアの回転数を変更する際、前記変更範囲内で前記インバータ付きブロアの周波数を前記関係式に基づいて変更することにより回転数を制御するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る室内の圧力制御装置の全体の構成を示す概略構成図であり、第１の室（第１アイソレータ）２と第２の室（第２アイソレータ）４が、開口部６ａを有する仕切壁６によって区画されている。前記開口部６ａは、シャッター８により開閉される。なお、前記二つの室２、４は、この図１に示すように一つの大容積の空間を仕切壁６によって二つの室に区画したものでも良く、また、複数の独立したアイソレータを、開口部を介して連結したものであっても良い。
【００１９】
前記第１アイソレータ２には、このアイソレータ２内に給気を行うインバータ１０付きの給気ブロア１２と、このアイソレータ２から排気を行うインバータ１４付きの排気ブロア１６が接続されている。この実施の形態では、給気ブロア１２を予め定めた一定回転数で回転させる一方、排気ブロア１６を、差圧センサ１８により検出した第１アイソレータ２内の圧力とこれらアイソレータ２、４が設置されているクリーンルーム（図示せず）内との差圧に応じて、制御装置２０によりインバータ１４の周波数を変更することによりその回転数を制御するようにしている。なお、給気ブロア１２も、前記差圧センサ１８の検出した差圧に応じて制御装置２０により回転数を制御することも可能であり、排気ブロア１６の回転数を一定として給気ブロア１２の回転数を制御しても良いし、給気ブロア１２および排気ブロア１６両方の回転数を制御しても良い。
【００２０】
また、前記第２アイソレータ４には、このアイソレータ４内に給気を行うインバータ２２付きの給気ブロア２４と、このアイソレータ４から排気を行うインバータ２６付きの排気ブロア２８が接続されている。このアイソレータ４でも、排気ブロア２８が、差圧センサ３０によって検出した差圧に応じて制御装置３２によりその回転数が制御されるようになっているが、給気ブロア２４のみを制御しても良く、また、両ブロア２４、２８を制御しても良い。
【００２１】
この実施の形態では、第１のアイソレータ２は第２のアイソレータ４よりも大きい容積を有しており、これら容積の大きさに応じて、第１アイソレータ２には第２アイソレータ４の給気ブロア２４および排気ブロア２８よりも大きい能力の給気ブロア１２および排気ブロア１６が接続されている。また、第１アイソレータ２には、作業者が装着してアイソレータ２の内部での作業を行うために、二体のハーフスーツ３４、３６が設けられている。一方、第２アイソレータ４にも、一体のハーフスーツ３８が設けられている。
【００２２】
前記各アイソレータ２、４には、それぞれの給気ブロア１２、２４および排気ブロア１６、２８の作動を制御する制御装置２０、３２が設けられている。この制御装置について図２により説明する。なお、第１アイソレータ２の制御装置２０と第２アイソレータ４の制御装置３２は同一の構成なので、その一方２０についてだけ説明する。
【００２３】
制御装置２０には、給気ブロア１２を予め定めた一定回転数で回転させた状態で、検出されたアイソレータ２内の圧力と所定圧力との差およびその変化速度に対して、排気ブロア１６の出力数を変化させる式（出力変化数−圧力変化式）４０が記憶されるとともに、理想状態の出力値に対して一定の範囲に設定された出力範囲を記憶する出力範囲記憶部４２が設けられている。なお、理想状態の出力値とは、前記シャッター８を閉じた状態にして給気および排気ブロア１２、１６を一対一で圧力コントロールさせ、安定したときの排気ブロア１６の出力値である。
【００２４】
前記制御装置２０の演算制御部４４には、差圧センサ１８が検出した信号が入力されており、この入力信号に応じて排気ブロア１６のインバータ１４の周波数を制御する。演算制御部４４が排気ブロア１６の出力を制御する際には、前記出力変化数−圧力変化式４０に基づいて制御を行い、出力値を変更する際には、予め設定されて出力範囲記憶部４２に記憶されている範囲内で行う。さらに、この演算制御部４４は、シャッター指令部４６に指令を送り、前記シャッター８を開閉する。なお、シャッター８への指令は、この第１アイソレータ２の制御装置２０によって行っている。
【００２５】
前記構成に係る室内の圧力制御装置の作用について説明する。第１アイソレータ２の給気ブロア１２および第２アイソレータ４の給気ブロア２４は、各アイソレータ２、４内部のエアの換気回数によって周波数が決定され、常に一定の回転数で回転している。また、この実施の形態では、第１アイソレータ２および第２アイソレータ４の内部圧力は、これらアイソレータ２、４が設置されているクリーンルーム（図示せず）内の圧力に対し、４０Ｐａの陽圧に設定されており、この圧力に維持するように、制御装置２０、３２が排気ブロア１６、２８の出力値をコントロールする。
【００２６】
シャッター８を開いて、第１アイソレータ２と第２アイソレータ４との間を連通する開口部６ａを開放した状態にして、第１アイソレータ２および第２アイソレータ４のそれぞれの内部圧力のコントロールを継続的に行っていると、両アイソレータ２、４の圧力バランスによって、前記仕切壁６の開口部６ａを通ってエアの流れが発生する場合がある。このエアの流れによって両アイソレータ２、４の排気ブロア１６、２８の出力値が変動する。
【００２７】
従来のような圧力制御であれば、仮に第１アイソレータ２の排気ブロア１６の出力値が上昇した場合には、他方の第２アイソレータ４の排気ブロア２８の出力が少なくて済むため、この排気ブロア２８の出力が低下する。すると、第１アイソレータ２の排気ブロア１６の出力がますます上昇し、一方、第２アイソレータ４の排気ブロア２８の出力はさらに低下する。このようにして理想状態の出力値から大幅に乖離してしまう。
【００２８】
これに対し、本実施の形態に係る室内の圧力制御装置では、制御装置２０、３２の出力範囲記憶部４２に、排気ブロア１６、２８の出力値を変更できる範囲が予め設定され記憶されており、例えば、理想状態の出力値に対し±３％の範囲内で出力値を変動できるように設定してある場合には、前記状態での第１アイソレータ２の排気ブロア１６の出力を上昇させる必要があるときでも、最大で理想状態の出力値のプラス３％までしか出力を増大させないようになっている。一方、第２アイソレータ４の排気ブロア２８は出力を低下させる状況でも、最大で理想状態の出力値のマイナス３％までしか出力を低下させないようにする。
【００２９】
このように排気ブロア１６、２８を、理想状態の出力値から大きく外れないように、設定した範囲内に限定して圧力の調整を行っていくので、両アイソレータ２、４の排気ブロア１６、２８の出力に極端な格差が生じることはない。従ってこのような状態でシャッター８を閉じた場合でも、急激な圧力変動が発生するおそれはなく、排気ブロア１６、２８の出力が増大している側のアイソレータ２、４でも、陰圧になってしまうことはない。
【００３０】
なお、前記実施の形態では、給気ブロア１２、２４および排気ブロア１６、２８ともにインバータ１０、１４、２２、２６により出力をコントロールする構成のものを用いたが、必ずしもすべてのブロア１２、１６、２４、２８をインバータ付きにする必要はなく、給気ブロア１２、２４と排気ブロア１６、２８のいずれか一方をインバータ付きにして、周波数を変えて回転数を制御するようにすれば、本発明の目的を達成することができる。また、前記実施の形態では、二つの室（第１アイソレータ２と第２アイソレータ４）内の圧力を制御する構成について説明したが、二つの室に限るものではなく、三以上の室内の圧力を制御することもできることはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、開口部を有する仕切壁を介して連通された複数の室と、これら各室にそれぞれ設けられた給気ブロア、排気ブロアおよび圧力センサと、各圧力センサの検出値によりそれぞれの室の給気ブロアおよび排気ブロアの回転数を制御する制御手段とを備え、前記各室の圧力を所定圧力に制御する室内の圧力制御装置において、前記給気ブロアおよび排気ブロアの少なくともいずれか一方をインバータ付きとし、前記制御手段は、前記圧力センサによって検出される室内の圧力と所定圧力との差圧に対して一方のインバータ付きブロアの出力を変化させる関係式を記憶するとともに、前記開口部を閉鎖した状態で前記室の圧力を所定圧力に安定させる給気ブロアおよび排気ブロアの基準回転数と、この基準回転数に対する変更範囲とを前記各室で記憶し、圧力の変動によりそれぞれの室のブロアの回転数を変更する際、前記変更範囲内で前記インバータ付きブロアの周波数を前記関係式に基づいて変更することにより回転数を制御するようにしたので、各室のブロア間で大幅な出力の差がでることがない。従って、シャッターを閉じたときに、各室内で急激な圧力変動が起こることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る室内の圧力制御装置の構成を示す回路図である。
【図２】前記室内の圧力制御装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２    室（第１アイソレータ）
４    室（第２アイソレータ）
６    仕切壁
６ａ  開口部
１０    インバータ
１２    給気ブロア
１４    インバータ
１６    排気ブロア
１８    圧力センサ
２０    制御手段（制御装置）
２２    インバータ
２４    給気ブロア
２６    インバータ
２８    排気ブロア
３０    圧力センサ
３２    制御手段（制御装置）
【図１】
0004608799.tif 000002
【図２】
0004608799.tif 000003