JP2010255875A - ファンフィルターユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ファンフィルターユニットのフィルター交換時期を予測する。
【解決手段】箱型形状のチャンバー５上部に吸込部１と可変風量機能を内蔵した制御部８を有し、ファン２とモーター３からなるファンユニット４とチャンバー５内の圧力を測定する圧力検知部９を前記チャンバーに内蔵し、このファンユニット４の吹出側にフィルター６を取付けて構成される。制御部８に内蔵された時刻データ、Ｐ−Ｑデータ、フィルターデータから経過時間に対するフィルター目詰まりによって生ずる圧力変動を制御部８にて演算することにより、フィルターの最終圧損に至るまでの日数を演算し、フィルター６の交換時期を予測することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体やＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工場において清浄度を管理するクリーンルーム、クリーン搬送路、半導体製造装置、ＦＰＤ製造装置に設置されるファンフィルターユニットのフィルターの交換時期予測に関する。

従来、この種のファンフィルターユニットについてエアフィルタの交換時期を判別する方法として送風機の駆動電流値と稼動時間の関係から判断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、そのファンフィルターユニットについて図６を参照しながら説明する。

図に示すように送風機１０２及びエアフィルター１０４を筐体１０５に内蔵したファンフィルターユニット１０１において、エアフィルター１０４に目詰まりによる送風機１０２のモーター１０３の電流値を送風機１０２の稼働時間の関係から、エアフィルター１０４の目詰まり状態を判別して、それにより警告表示灯を点灯することによりファンフィルターユニット１０１のエアフィルター１０４の交換時期を報知する。

特開２００７−８３１０６号公報

このように従来のファンフィルターユニットは、送風機の駆動電流値からフィルターの目詰まり状態すなわち圧損を判断していたが、電流値と圧損の関係は必ずしも一意的に定まらず、結果的に一定の稼動時間が過ぎれば、一斉にフィルター交換をすることが現状である。

本発明は、このような従来からの課題を解決するのものであり、制御部に年月日・時刻データと、装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データと、定格流量・初期圧損・最終圧損の各フィルター性能データを内蔵し、装置内の圧力計測値を年月日、時刻毎に記録し、日毎のデータとして制御部に蓄積する。当日と前日の圧力変動値を演算し、フィルターの初期圧損値から最終圧損値、すなわちフィルター寿命に至る日数を演算することにより、フィルターの交換時期を予測するファンフィルターユニットを提供することを目的としている。

本発明のファンフィルターユニットは上記目的を達成するために、箱型形状のチャンバー上部に吸い込み部と可変風量機能を内蔵した制御部を有し、ファンとモーターからなるファンユニットとチャンバー内の圧力を測定する差圧計を前記チャンバーに内蔵し、このファンユニットの吹出側にフィルターを取付けたファンフィルターユニットにおいて、制御部に年月日、時刻データと装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データと定格流量、初期圧損、最終圧損の各フィルター性能データを内蔵し、装置内の圧力計測値を年月日、時刻毎に記録し、日毎のデータとして制御部に蓄積する。当日と前日の圧力変動値を演算し、フィルターの初期圧損値から最終圧損値、すなわちフィルター寿命に至る日数を演算する機能を有したものである。

この手段により、フィルターの交換時期を予測することが出来る。

本発明によれば、制御部に年月日、時刻データと装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データと定格流量、初期圧損、最終圧損の各フィルター性能データを内蔵し、装置内の圧力計測値を年月日、時刻毎に記録し、日毎のデータとして制御部に蓄積する。当日と前日の圧力変動値を演算し、フィルターの初期圧損値から最終圧損値、すなわちフィルター寿命に至る日数を演算することにより、フィルターの交換時期を予測するファンフィルターユニットを提供することが出来る。

本発明の実施の形態１及び２のファンフィルターユニットを示す断面図 本発明の実施の形態１のファンフィルターユニットの特性を示す線図 本発明の実施の形態１のフィルター交換時期を予測する過程を示す線図 本発明の実施の形態２のファンフィルターユニットの特性を示す線図 本発明の実施の形態３のファンフィルターユニットの断面図 従来のファンフィルターユニットを示す図

本発明の請求項１記載の発明は、箱型形状のチャンバー上部に吸い込み部と可変風量機能を内蔵した制御部を有し、ファンとモーターからなるファンユニットとチャンバー内の圧力を測定する差圧計を前記チャンバーに内蔵し、このファンユニットの吹出側にフィルターを取付けたファンフィルターユニットにおいて、制御部に装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データと、定格流量・初期圧損・最終圧損の各フィルター性能データを内蔵し、装置内の圧力計測値を年月日・時刻データとともに日毎の運転データとして制御部に蓄積し、記憶された運転データから得られる当日と前日の圧力変動値から、フィルターの最終圧損値に至る日数を演算することにより、フィルターの交換時期を予測する作用を有する。

また、ファンフィルターユニットの制御部に使用者が各種フィルター性能データを入力する機能を備えたものであり、入力作業を軽減するために各種フィルター性能データをバーコード化したラベルからバーコードリーダーを用いてフィルター性能データを入力する機能も備え、使用者が各種フィルター性能値を容易に管理することが出来るという作用を有する。

また、装置内圧力がフィルターの交換時期を示す所定の値となった時に警報を出力する機能を備えたものであり、使用者が適切な時期にフィルターを交換することが出来るという作用を有する。

また、使用者が前記警報を出力する圧力値を任意に設定する機能を備えたものであり、使用者が想定される圧力値を予め設定することにより、警報の内容を容易に把握することが出来るという作用を有する。

また、チャンバー内の圧力計測値とＰ−Ｑデータから風量を演算し、所定の風量となるようにファンの回転数を可変する制御機能を備えたものであり、チャンバー内の圧力が変動した場合においても常に風量が所定の風量になるという作用を有する。

また、使用者が任意の風量を入力する機能を備えたものであり、使用者が要求する任意の風量を常に得ることが出来るという作用を有する。

また、風量が所定の上限値又は下限値となった時に警報を出力する機能を備えたものであり、異常事態の発生により風量が上限を超えるまたは下限を下回る場合においても迅速に対応することが出来るという作用を有する。

また、使用者が前記警報を出力する上限値又は下限値を任意に設定する機能を備えたものであり、使用者が想定される風量の上限値または下限値を予め設定することにより、警報の内容を容易に把握することが出来るという作用を有する。

また、前記Ｐ−Ｑデータ、各種フィルター性能値、設定値、測定値を表示・操作することが出来るマシンインターフェイス機能を備えたものであり、使用者がファンフィルターニットの制御部に内蔵されているデータを容易に確認出来るという作用を有する。

また、前記Ｐ−Ｑデータ、各種フィルター性能値、設定値、測定値をメモリーカードなど外部記憶媒体に記憶することが出来るマシンインターフェイス機能を備えたものであり、合わせて外部記憶媒体からに制御部にデータを書き込むことも出来るマシンインターフェイス機能を備えたものであり、使用者が電子化されたデータを容易に管理出来るという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態によるファンフィルターユニットは、図１に示すように、吸込部１を上部に設けた箱型形状のチャンバー５と、このチャンバー５に内蔵されるファン２とモーター３からなるファンユニット４と、チャンバー５の吹き出し側となる下部に設けられるフィルター６とで構成される。チャンバー５には、風量可変機能を持つ制御部８が取り付けられている。さらには、チャンバー５内の圧力を測定する差圧計を用いた圧力検知部９がチャンバー５に内蔵されている。

上記構成において、その作用を説明する。

モーター３を駆動すると、ファン２の回転により吸込部１から空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、チャンバー５内に拡がった後、フィルター６を通過してファンフィルターユニットから吹き出す。圧力検知部９は、チャンバー５内で生ずる圧力を計測する。制御部８には、年月日・時刻データとともに、そのときのチャンバー５内で生ずる圧力の測定値を日毎の運転データとして制御部８に蓄積する。

また、制御部８には装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データと定格流量、初期圧損、最終圧損の各フィルター性能データが内蔵されている。図２は、制御部８に内蔵されたＰ−ＱデータをＰＱ１線に、フィルターデータの中にある定格流量と初期圧損からフィルター抵抗（初期）線に、同じく定格流量と最終圧損からフィルター抵抗（最終）線にそれぞれ示したものである。ＰＱ１線とフィルター抵抗（初期）線との交点Ａが、ファンフィルターユニットの新しいフィルター６を取り付けた直後の使用点となり、使用開始直後のチャンバー５内圧力は、ＰＳ［Ｐａ］となる。時間経過によりフィルター６が目詰まりするとフィルター抵抗が増え、使用点がＰＱ１線とフィルター抵抗（目詰時）線との交点Ｂに変化する。その時のチャンバー５内圧力は、Ｐ１［Ｐａ］となる。更に時間が経過すると使用点がＰＱ１線とフィルター抵抗（最終）線との交点Ｃ、すなわちフィルターの寿命に至る。その時のチャンバー５内圧力は、ＰＥ［Ｐａ］となる。

制御部８に蓄積された日毎のチャンバー５内圧力の計測値は、時間経過と共に使用開始時ＰＳ［Ｐａ］からフィルター目詰時Ｐ１［Ｐａ］へ変化し、フィルター寿命であるＰＥ［Ｐａ］に至る。その過程を図３に示す。制御部８にて記録している日毎の圧力計測値から当日と前日の圧力変動値ΔＰ／日＝Ｐｎ−Ｐｎ−１［Ｐａ／日］を日毎に演算し、１日の圧力変動値からフィルター寿命であるＰＥ［Ｐａ］に至るまでの日数（ＰＥ−Ｐｎ−１）／ΔＰを演算することにより、フィルター６の交換時期を予測することが出来る。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態によるファンフィルターユニットは、制御部８に可変風量機能を内蔵している。そのほかの構成については、第１の実施の形態と同じである。

上記構成において、その作用を説明する。

モーター３を駆動すると、ファン２の回転により吸込部１から空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、チャンバー５内に拡がった後、フィルター６を通過してファンフィルターユニットから吹き出す。このときフィルター６には抵抗があるために生ずるチャンバー５内の圧力を圧力検知部９にて測定し、制御部８に記憶する。また、図４は、制御部８に内蔵されたＰ−ＱデータをＰＱ１線とＰＱ２線に、フィルターデータの中にある定格流量と初期圧損からフィルター抵抗（初期）線にそれぞれ示したものである。制御部８にはファン２の回転数に応じたＰ−Ｑデータが記憶されている。図４に、初期使用状態での回転数に応じたＰＱ１線と回転数を変更した時のＰＱ２線を示す。使用開始直後は、ＰＱ１線とフィルター抵抗（初期）線との交点Ｘが使用点となり、このときの風量はＱＳ［ｍ³／ｍｉｎ］となる。経年によりフィルター６が目詰まりするとフィルター抵抗が増え、使用点がＹ点に変化し、風量はＱ１［ｍ³／ｍｉｎ］に低下する。このときに制御部８は風量一定制御により回転数を変化させることにより、ファン２の性能はＰＱ２線に変化する。このときの使用点はＰＱ２線とフィルター抵抗（目詰時）線との交点Ｚとなり、風量は再びＱＳ［ｍ³／ｍｉｎ］となり、風量を一定に制御することが出来る。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態によるファンフィルターユニットは、図５に示すように、箱型形状のチャンバー５上部に吸込部１と可変風量機能を内蔵した制御部８を有し、ファン２とモーター３からなるファンユニット４とチャンバー５内の圧力を測定する圧力検知部９を前記チャンバーに内蔵し、このファンユニット４の吹出側にフィルター６を取付けて構成される。前記制御部８には、マンマシンインターフェイス１０が接続され、前記マンマシンインターフェイスには外部記憶媒体１１が取付けられる。

上記構成において、その作用を説明する。

制御部８に年月日、時刻データと定格流量・初期圧損・最終圧損の各フィルター性能データをマンマシンインターフェイス１０より入力することが出来る。また、各種フィルターデータを予め外部記憶媒体１１に登録されている場合は、前記の外部記憶媒体１１をマンマシンインターフェイスに取り付け、データをダウンロードすることが出来る。また、前記各種フィルター性能データ値をフィルターのラベルにバーコード化し記載し、前記バーコードから各種フィルター性能データ値をバーコードリーダー１２から入力することも出来る。

また、マンマシンインターフェイス１０では、使用者が任意に警報を出力する圧力設定、風量を一定に制御する風量設定、風量の上下限値設定を入力することが出来き、制御部８で計測されている圧力値のトレンドデータ、フィルターの最終圧損値に至る日数の演算値を表示することが出来る。また、制御部８に記憶されている装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データを表示することも出来る。前記のデータ全ては、外部記憶媒体１１にバックアップすることが出来き、万一、制御部が故障した際にも速やかにデータを復旧することが出来る。またバックアップデータは電子化データとして取り扱うこうが可能より、使用者がパソコンにて管理運用することも出来きる。

本発明は、半導体製造工場、ＦＰＤ製造工場、太陽電池製造工場及び食品、医療関連などの生産現場において清浄度管理が要求されるクリーンルーム、クリーン搬送路及び関連装置内などに設置されるファンフィルターユニットに関するものが有用である。

１ 吸込部
２ ファン
３ モーター
４ ファンユニット
５ チャンバー
６ フィルター
７ モーターサポート
８ 制御部
９ 圧力検知部
１０ マンマシンインターフェイス
１１ 外部記憶媒体
１２ バーコードリーダー

Claims (12)

1. 箱型形状のチャンバー上部に吸い込み部と可変風量機能を内蔵した制御部を有し、ファンとモーターからなるファンユニットとチャンバー内の圧力を測定する差圧計を前記チャンバーに内蔵し、このファンユニットの吹出側にフィルターを取付けたファンフィルターユニットにおいて、制御部に装置内圧力と風量の関係を示すファン特性（以下Ｐ−Ｑ）データと、定格流量・初期圧損・最終圧損の各フィルター性能データを内蔵し、装置内の圧力計測値を年月日・時刻データとともに日毎の運転データとして制御部に蓄積し、記憶された運転データから得られる当日と前日の圧力変動値から、フィルターの最終圧損値に至る日数を演算することにより、フィルターの交換時期を予測するファンフィルターユニット。
2. 前記フィルター性能データである定格流量、初期圧損、最終圧損を初期設置時及びフィルター交換時に入力することを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。
3. 前記フィルター性能データである定格流量、初期圧損、最終圧損をフィルターのラベルにバーコード化し記載し、前記バーコードからフィルター性能データ値をバーコードリーダーから入力することを特徴とする請求項１のファンフィルターユニット。
4. 前記チャンバー内の圧力値が、フィルターの交換時期を示す設定値以上になった時に警報を出力することを特徴とする請求項１のファンフィルターユニット。
5. 前記警報を出力する圧力値を使用者が任意に設定することを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。
6. チャンバー内の圧力計測値とＰ−Ｑデータから風量を演算し、所定の風量となるようにファンの回転数を可変する制御機能を備えることを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。
7. 使用者が任意の風量を設定することが出来ることを特徴とする請求項６記載のファンフィルターユニット。
8. 前記風量が設定した上限値を越えるまたは、下限値を下回った時に警報を出力することを特徴とする請求項６記載のファンフィルターユニット。
9. 前記警報を出力する上下限値を使用者が任意に設定することが出来ることを特徴とする請求項６記載のファンフィルターユニット。
10. 前記Ｐ−Ｑデータ、各種フィルター性能値、設定値、測定値を表示・操作することが出来るマシンインターフェイスを備えることを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。
11. 前記Ｐ−Ｑデータ、各種フィルター性能値、設定値、測定値をメモリーカードなど外部記憶媒体に記憶することが出来るマシンインターフェイスを備えることを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。
12. 前記Ｐ−Ｑデータ、各種フィルター性能値、設定値、測定値を記憶したメモリーカードなど外部記憶媒体からに制御部にデータを書き込むことが出来るマシンインターフェイスを備えることを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。

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