(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の空間と他の空間との間の空気の移動量を制御することによって、前記一の空間と前記他の空間との間の差圧を略一定に保持する自力式の差圧保持ダンパと、
前記差圧保持ダンパが、常時、全開及び全閉以外の中間位置における所定範囲内で作動するように、前記一の空間への給気量または前記一の空間からの排気量を変動させる風量制御手段とを備えた室圧制御システム。
【請求項２】
前記差圧保持ダンパは、
高圧側の空間から低圧側の空間に空気を流出させる空気流出口が形成された本体部と、
前記本体部に形成された前記空気流出口を開閉して、前記高圧側の空間から前記低圧側の空間への空気の流出量を制御することによって、前記高圧側の空間と前記低圧側の空間との間の差圧を略一定に保持する開閉部材と
を備え、
前記開閉部材による前記空気流出口の開閉状態を検出して、その開閉状態を外部に出力する開閉状態検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の室圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、清浄度レベルの異なる周辺室との間の差圧を一定に保持しなければならないクリーンルーム等に採用される室圧制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、高い清浄度が要求される半導体の製造や組立を行うクリーンルームでは、換気回数を多くして高性能フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ等）を通すことによって除塵した清浄度の高い空気を多量に供給すると共に、排気量に比べて給気量を多くすることによって室外より室内の圧力を高くして、外部からの粉塵や汚染物質等の侵入を抑えることが一般的に行われている。
【０００３】
ところで、上述したようなクリーンルームに採用される代表的な室圧制御システムとしては、例えば、図４に示すようなものがある。この室圧制御システム５０は、同図に示すように、外気負荷を処理しながら外気をＨＥＰＡフィルタＨＦを通してクリーンルームＣＲに供給する外調機５１と、室内負荷を処理しながらクリーンルームＣＲ内の空気をＨＥＰＡフィルタＨＦを通して循環させる空調機５２と、クリーンルームＣＲ内の空気を外部に排出する排気ファン５３とを備えた空調システムにおいて、排気ファン５３による排気量より外調機５１による給気量を大きくすると共に、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間を仕切る間仕切壁Ｂに差圧保持ダンパ６３を設置し、給気量を排気量より大きくすることに伴うクリーンルームＣＲ内の余剰空気を、差圧保持ダンパ６３を介して、一般室ＮＲに流出させることで、クリーンルームＣＲの室圧を一般室ＮＲの室圧より常時高く保つようにしたものである。
【０００４】
外調機５１には、インバータ６１が付設された給気ファン５１ａが搭載されており、差圧検出器６２によって検出されるクリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの差圧が一定になるように、インバータ６１によって駆動源であるモータの回転数を変化させることで、外調機５１によるクリーンルームＣＲへの給気量が制御されるようになっている。
【０００５】
差圧保持ダンパ６３は、図５に示すように、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとを仕切る間仕切壁Ｂの一般室ＮＲ側に取り付けられる、クリーンルームＣＲから一般室ＮＲに空気を流出させる空気流出口６４ａが形成された本体部６４と、この本体部６４に傾斜した状態で取り付けられたガイドロッド６５に沿って摺動することで空気流出口６４ａを開閉する開閉部材６６とから構成されており、クリーンルームＣＲ内の余剰空気が開閉部材６６を押し上げようとする押圧力と、開閉部材６６に取り付けられたウエイトとがバランスすることによって、即ち、空気流出口６４ａを通ってクリーンルームＣＲから一般室ＮＲに流出する空気量を制御することによって、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧が略一定に保持されるようになっている。
【０００６】
従って、差圧保持ダンパ６３の開閉部材６６が中途開であれば、クリーンルームＣＲから一般室ＮＲに流出しようとする余剰空気による押圧力とウエイトが取り付けられた開閉部材６６の重量とがバランスした制御可能な状態にあり、図６に示すように、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧が略一定に保持されるようになっている。
【０００７】
こういった室圧制御システム５０では、クリーンルームＣＲ内に設置される生産機器等の機器排気量が変動した場合やＨＥＰＡフィルタＨＦが目詰りすることによって、外調機５１による給気量が低下した場合には、外調機５１の給気ファン５１ａがインバータ制御されることで給気量が調整され、また、クリーンルームＣＲの扉Ｄを開閉することに伴って発生する急激な室圧変動等については、差圧保持ダンパ６３が吸収することによって、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧が略一定に保持されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、クリーンルームＣＲに対する給排気量を調整することによる差圧制御と、差圧保持ダンパ６３によってクリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の空気の移動量を調整することによる差圧制御とを併用した室圧制御システム５０では、以下のような問題がある。
【０００９】
即ち、クリーンルームＣＲに対する給排気量を調整することによる差圧制御は、上述したように、差圧検出器６２によって検出されるクリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの差圧が一定になるように、外調機５１の給気量を変化させるものであるので、差圧保持ダンパ６３の開閉部材６６が全開または全閉といった制御不能な状態となって、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧が設定差圧から変動した段階で初めて修正動作が行われることになる。従って、外乱等が発生すると、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間には、多少なりとも差圧変動が生じることになるので、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧を微差圧に設定したい場合に特に問題となる。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、給排気量を調整することによる差圧制御と、差圧保持ダンパによる差圧制御とを併用した場合に、差圧変動を最小限に抑えることができる制御性の高い室圧制御システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、一の空間と他の空間との間の空気の移動量を制御することによって、前記一の空間と前記他の空間との間の差圧を略一定に保持する自力式の差圧保持ダンパと、前記差圧保持ダンパが、常時、全開及び全閉以外の中間位置における所定範囲内で作動するように、前記一の空間への給気量または前記一の空間からの排気量を変動させる風量制御手段とを備えた室圧制御システムを提供するものである。
【００１２】
以上のように、この室圧制御システムは、一の空間と他の空間との間の空気の移動量を制御する差圧保持ダンパが、常時、全開及び全閉以外の中間位置における所定範囲内で作動するように、前記一の空間への給気量または前記一の空間からの排気量を変動させるようにしたので、例えば、差圧保持ダンパが、その制御可能な範囲の１０〜９０％以内で作動するように、前記一の空間に対する給気量または排気量を制御するようにしておくと、必要以上に大きい外乱が瞬間的に発生した場合を除いて、差圧保持ダンパが制御可能な範囲から外れることがなく、所定の差圧を常時保持することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の室圧制御システムにおいて、前記差圧保持ダンパが、高圧側の空間から低圧側の空間に空気を流出させる空気流出口が形成された本体部と、前記本体部に形成された前記空気流出口を開閉して、前記高圧側の空間から前記低圧側の空間への空気の流出量を制御することによって、前記高圧側の空間と前記低圧側の空間との間の差圧を略一定に保持する開閉部材とを備え、前記開閉部材による前記空気流出口の開閉状態を検出して、その開閉状態を外部に出力する開閉状態検出手段を設けたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、この室圧制御システム１は、外気負荷を処理しながら外気をＨＥＰＡフィルタＨＦを通してクリーンルームＣＲに供給する外調機１１と、室内負荷を処理しながらクリーンルームＣＲ内の空気をＨＥＰＡフィルタＨＦを通して循環させる空調機１２と、クリーンルームＣＲ内の空気を外部に排出する排気ファン１３とを備えた空調システムにおいて、排気ファン１３による排気量に比べて外調機１１による給気量を大きくすると共に、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の間仕切壁Ｂに差圧保持ダンパ２０を設置し、給気量を排気量より大きくすることによってクリーンルームＣＲ内に残留する余剰空気を、差圧保持ダンパ２０を介して、一般室ＮＲに流出させることで、クリーンルームＣＲの室圧を一般室ＮＲの室圧より常時高く保つようにしたものである。
【００１５】
前記差圧保持ダンパ２０は、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとを仕切る間仕切壁Ｂの一般室ＮＲ側に取り付けられており、間仕切壁Ｂに形成された開口部ＢＨに接続されるチャンバ２２及びこのチャンバ２２の上面に接続された上方に延びる筒状体２３からなる本体部２１を備えている。
【００１６】
前記筒状体２３の周面には、その略全面に多数の空気流出孔２４が形成されており、高圧側であるクリーンルームＣＲ内の余剰空気は、間仕切壁Ｂに形成された開口部ＢＨ、チャンバ２２及び筒状体２３に形成された空気流出孔２４を通って一般室ＮＲに流出するようになっている。
【００１７】
また、筒状体２３には、チャンバ２２からの上昇気流を受けて浮遊するフロート部材（開閉部材）２５が嵌入されており、このフロート部材２５は、空気流出孔２４を通って一般室ＮＲへ流出する風量と、クリーンルームＣＲから流入する風量とが等しくなるまで上昇し、双方の風量がバランスする高さ位置で停止するようになっている。
【００１８】
このフロート部材２５が停止した状態では、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間には、フロート部材２５の自重とフロート部材２５の受圧面積とに基づいて決定される一定の差圧が生じることになり、クリーンルームＣＲから一般室ＮＲへの余剰空気の流出量が所定の範囲内で変化しても、筒状体２３内に浮遊しているフロート部材２５が昇降することによって、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧は略一定に保持されるようになっている。
【００１９】
また、この差圧保持ダンパ２０には、フロート部材２５の高さ位置を検出するセンサ（開閉状態検出手段）２６が設けられており、このセンサ２６によってフロート部材２５の高さ位置を検出することで、空気流出孔２４の総面積に対する実際の空気流出面積の比率（開閉率）を検出することができるようになっている。即ち、フロート部材２５が、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧を略一定に保持することができる中間位置にあるのか、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧を最早一定に保持することができなくなる最上位置または最下位置にあるのかを、少なくとも、検出することができるようになっている。
【００２０】
前記外調機１１には、インバータ３１が付設された給気ファン１１ａが搭載されており、センサ２６から出力されるフロート部材２５の位置検出信号が入力される調節器３２からの制御信号に基づいて、インバータ３１が給気ファン１１ａの駆動源であるモータの回転数制御を行うようになっている。具体的には、センサ２６によって検出されたフロート部材２５が、常時、最下位置から５０〜８０％以内の高さ位置に保持されるように、言い換えれば、差圧保持ダンパ２０が、常時、制御可能な範囲内で作動するように、外調機１１の給気量が制御されるようになっている。なお、インバータ３１、調節器３２が風量制御手段に該当する。
【００２１】
以上のように、この室圧制御システム１では、高圧側であるクリーンルームＣＲから低圧側である一般室ＮＲへの余剰空気の流出量を制御する差圧保持ダンパ２０が、差圧を一定に保持することができる制御可能な範囲内で常時作動するように、差圧保持ダンパ２０に設けられたセンサ２６によって検出されるフロート部材２５の高さ位置に基づいて、クリーンルームＣＲへの給気量を変動させるようにしているので、必要以上に大きい外乱が瞬間的に発生した場合を除いて、差圧保持ダンパ２０が制御可能な範囲から外れることがなく、差圧保持ダンパ２０によって、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間に、常時、所定の差圧を確保することができる。
【００２２】
従って、室間差圧が設定差圧になるように給排気量を制御しているが故に、検出した差圧が設定差圧から外れた時点で初めて修正動作が行われる従来の室圧制御システムに比べて制御性が向上し、クリーンルームＣＲと一般室ＮＲとの間の差圧を微差圧に設定しなければならないような場合に、特に有効な室圧制御システムであるといえる。
【００２３】
また、この室圧制御システム１では、フロート部材２５の高さ位置が、最下位置から５０〜８０％といった高位置側（全開側）に保持されるように、クリーンルームＣＲへの給気量を制御しているので、例えば、クリーンルームＣＲの扉Ｄを開けた場合には、フロート部材２５が筒状体２３内を降下することで、扉Ｄを開くことによる室圧低下を十分に吸収することができる。
【００２４】
なお、上述した実施形態では、差圧保持ダンパ２０が、常時、制御可能な範囲内で作動するように、クリーンルームＣＲへの給気量を変動させるようにしたが、これに限定されるものではなく、逆に、排気ファン１３にインバータを付設してクリーンルームＣＲからの排気量を変動させることも可能である。
【００２５】
また、上述した実施形態では、導入する外気を予め処理する外調機１１を設けた空調システムに対する室圧制御システム１について説明したが、本発明の室圧制御システムは、換気回数をそれほど多くする必要がない清浄度レベルの低いクリーンルームのように、外調機を設けることなく、空調機内において外気と還気とをミキシングした状態で供給するような空調システムについて適用することも可能であり、その場合は、排気ファンにインバータを付設してクリーンルームＣＲからの排気量を変動させる必要がある。
【００２６】
また、上述した実施形態では、給気ファン１１ａをインバータ制御することによって給気量を変動させる風量制御手段を採用しているが、これに限定されるものではなく、モータダンパやスクロールダンパ等を用いた風量制御手段を採用することも可能である。
【００２７】
また、上述した実施形態では、多数の空気流出孔２４が形成された筒状体２３内をフロート部材２５が昇降するタイプの差圧保持ダンパ２０を使用しているが、これに限定されるものではなく、一般的に使用されているスイング式の差圧保持ダンパや、図５に示すようなスライド式の差圧保持ダンパを使用することも可能である。
【００２８】
また、上述した実施形態では、１組の外調機１１、空調機１２及び排気ファン１３によって１室のクリーンルームＣＲを空調する場合の室圧制御システム１について説明したが、図３に示すように、１組の外調機１１、空調機１２及び排気ファン１３によって、清浄度の異なる複数室のクリーンルームＣＲ１、ＣＲ２を空調する場合には、同図に示すように、各クリーンルームＣＲ１、ＣＲ２への給気ダクトにモータダンパＭＤ１、ＭＤ２をそれぞれ取り付け、クリーンルームＣＲ１とクリーンルームＣＲ２とを仕切る間仕切壁Ｂ１及びクリーンルームＣＲ２と一般室ＮＲとの間を仕切る間仕切壁Ｂ２にそれぞれ設けられた差圧保持ダンパ２０ａ、２０ｂが、常時、制御可能な範囲内で作動するように、上述したモータダンパＭＤ１、ＭＤ２の開度調整を行うことによって各クリーンルームＣＲ１、ＣＲ２への給気量を制御することも可能である。この場合、外調機１１に搭載された給気ファン１１ａは、その吐出圧力が一定になるようにインバータ３１によって回転数制御しておくことが望ましい。
【００２９】
また、上述した実施形態では、差圧保持ダンパ２０のフロート部材２５が最下位置から５０〜８０％といった高位置側（全開側）に保持されるように、クリーンルームＣＲへの給気量を制御しているが、これに限定されるものではなく、フロート部材２５が制御不能となる最下位置及び最上位置以外の位置に保持されるのであれば、フロート部材２５をどのような高さ位置に保持するようにしてもよい。ただし、クリーンルームＣＲの扉Ｄを開けたときに発生する室圧低下等を有効に防止するためには、フロート部材２５をできるだけ高位置側（全開側）に保持しておくことが望ましい。
【００３０】
また、上述した実施形態では、１室のクリーンルームＣＲ、ＣＲ１、ＣＲ２に対して差圧保持ダンパ２０、２０ａ、２０ｂをそれぞれ１つづつ設置しているが、これに限定されるものではなく、例えば、場所によって室圧が変動するような場合には、１室のクリーンルームに対して複数の差圧保持ダンパを異なる箇所に設置することも可能である。このように、一般室より室圧を高く保持しなければならないクリーンルームにおいて、複数の差圧保持ダンパを設置する場合は、少なくとも、開度の小さい差圧保持ダンパが設定開度範囲内で作動するように、給排気量を調整する必要がある。従って、複数の差圧保持ダンパを設置する場合、開度の大きい差圧保持ダンパが設定開度範囲外で作動する可能性もあるが、開度の小さい差圧保持ダンパを可能な限り設定開度範囲の下限側で作動させることによって、全ての差圧保持ダンパが設定開度範囲内で作動するように、給排気量を制御しておくことが望ましい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、差圧保持ダンパ２０、２０ａ、２０ｂをクリーンルームＣＲ、ＣＲ２と一般室ＮＲとを仕切る間仕切壁Ｂ、Ｂ２やクリーンルームＣＲ１、ＣＲ２間を仕切る間仕切壁Ｂ１に取り付けるようにしているが、これに限定されるものではなく、クリーンルームと一般室またはクリーンルーム同士を相互に接続する連通ダクトに差圧保持ダンパを取り付けることも可能である。
【００３２】
また、上述した実施形態では、一般室ＮＲに比べて室圧が高く設定されるクリーンルームＣＲ、ＣＲ１、ＣＲ２における室圧制御システムについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、室内に存在している有毒ガスや微生物が外部に流出しないように、一般室や屋外に比べて室圧を低く設定するような場合にも、本発明の室圧制御システムが有効であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる室圧制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は同上の室圧制御システムに使用されている差圧保持ダンパを示す斜視図、（ｂ）は同上の差圧保持ダンパを間仕切壁に取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】他の実施形態である室圧制御システムを示す概略構成図である。
【図４】従来の室圧制御システムを示す概略構成図である。
【図５】同上の室圧制御システムに使用されている差圧保持ダンパを示す断面図である。
【図６】同上の差圧保持ダンパにおける差圧と開度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  室圧制御システム
１１  外調機
１１ａ  給気ファン
１２  空調機
１３  排気ファン
２０、２０ａ、２０ｂ  差圧保持ダンパ
２１  本体部
２２  チャンバ
２３  筒状体
２４  空気流出孔
２５  フロート部材（開閉部材）
２６  センサ（開閉状態検出手段）
３１  インバータ（風量制御手段）
３２  調節器（風量制御手段）
ＣＲ、ＣＲ１、ＣＲ２  クリーンルーム
ＮＲ  一般室
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２  間仕切壁
ＭＤ１、ＭＤ２  モータダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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