JPH02192537A - 室内の絶対圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は室内の絶対圧力制御装置に係り、特に、大気圧
の変動にかかわらず室内の絶対圧力を設定圧力に精密に
制御するための室内の絶対圧力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体を始めとした微細加工産業分野においては、精密
位置決め用装置が多く用いられており、一般に、この種
の装置には、光学的測長器が備えられている。しかし、
雰囲気の圧力、すなわち気圧が変動すると、測長空間の
屈折率が変化し、その結果、測長器の原理上から測長誤
差が生じ、精密位置決めが困難になる。したがって、光
学的測長器を用いる場合、それが設置される環境の絶対
圧力を一定に保つような制御が必要とされる。

第５図は従来の絶対圧力制御装置の一例を示す構成図で
ある。図に示すように、外気取入口には、その取り込み
風量を検出するための風量検出器１が設けられ、その後
段には加圧ファン２が設けられている。加圧ファン２に
は風量調節弁３が接続され、後段の空調機４への供給風
量が調節される。

制御対象の室６の天井部には、空気濾過フィルタ５が設
けられ、この空気濾過フィルタ５に空調機４が連結され
ている。室６の側壁には室６内の空気を空調機４及び空
気濾過フィルタ５を経由して循環させるための、循環空
気口１１が設けられ、その出口は空調機４０入口に接続
されている。また、室６の底部には、室内の空気を外部
へ排出するだめの排出空気口１２が設けられ、この排出
空気口１２には排気ファン１３が連結されている。

さらに、排気ファン１３には、室内圧を調節するための
圧力調節弁１４が接続されている。また、室６内には室
内絶対圧力を検出するための絶対圧力計１５が設置され
ている。

加圧ファン２、風量調節弁３、排気ファン１３及び圧力
調節弁１４の各々を制御するために制御部２１が設けら
れ、この制御部２１は風量検出器１及び絶対圧力計１５
の各出力信号を人力として制御動作を実行する。制御部
２１は、ＣＰＵ　（中央処理装置）、プログラムを格納
したＲＯＭ　（’Ｊ−ド・オンリー・メモリ）、データ
などを一時的に記憶するＲＡＭ（ランダム・アクセス、
メモリ）のほか外部との接続の為のインターフェース回
路などを備えたマイクロコンピュータを用いて構成され
ている。

以上の構成において、加圧ファン２によって取りこまれ
た空気は、風量調節弁３を介して空調機４へ送りこまれ
、所定の風量となるように調整されたのち、空気濾過フ
ィルタ５を介して室６へ供給される。このとき、風量検
出器１による検出値をフィードバック信号とする制御部
２１によって、風量調節弁３の弁開度及び加圧ファン２
０回転数を制御し、空調機４へ供給される外気量が一定
値になるように調整する。

一方、絶対圧力計１５により検出された圧力値に基づい
て、制御部２１は圧力調節弁１４の弁開度及び排気ファ
ン１３０回転数を調節し、室６から排出される空気量を
制御する。

第６図は風量調節弁３及び圧力調節弁１４に用いられて
いる従来の弁の弁開度に対する流量比及び弁出入ロ圧力
差の各特性を示す特性図である。

第６図において、弁開度と風量、圧力の関係に直線的な
一対一の相互関係が認められるのは、開度２０〜５０％
の範囲であり、２０％以下の開度では、僅かな開度変化
に対し大きな風量、圧力の変化が伴う。また、６０％以
上では開度を変化させた場合、風量、圧力はそれほど変
わらない。

第７図は第６図に示した特性の弁を用いて絶対圧力制御
を行う場合の従来の制御例を示すフローチャートである
。

まず、室６内の設定圧力を入力しくステップ５１）、つ
いで風量調節弁３及び圧力調節弁１４の各弁開度を所定
開度、例えば３５％に調節する（ステップ５２）。そし
て、加圧ファン２及び排気ファン１３を所定の回転数で
動作するように制御部２１によって制御する（ステップ
５３）。

次に、風量検出器１によって外気導入量（風量）を検出
し、絶対圧力計１５によって室６内の絶対圧力を検出し
くステップ５４）、最初に外気導入量が制御範囲内にあ
るか否かを判定しくステップ５５）、範囲内であれば続
いて絶対圧力が制御範囲内であるか否かを判定する（ス
テップ５６）。

外気導入量が制御範囲外の場合、風量調節弁３の弁開度
が直線的な一対一の相互関係が認められる範囲内、すな
わち２０〜５０％以内にあるか否かを判定（ステップ５
７）し、範囲内であれば検出値に従って風量調節弁３の
弁開度を制御（ステップ５８）する。また、風景調節弁
３の弁開度が２０〜５０％の範囲に無い場合には、風量
調節弁の弁開度を制御することなく加圧ファン２の回転
数を制御する（ステップ５９）。

ステップ５７〜５９で行った制御と同様の制御は、絶対
圧力が制御範囲外の場合にも同様に実施される。すなわ
ち、風量調節弁３に代えて圧力調節弁１４の弁開度の判
定をステップ６０で行い、制御範囲内であればステップ
６１で弁開度を制御し、制御範囲外であれば排気ファン
１３の回転数を制御する（ステップ６２）。

以上のように、従来の絶対圧力制御方式は、風量調節弁
３及び圧力調節弁１４を共に弁開度と風量、圧力との関
係に直線的な一対一の相互関係が認められる範囲内の弁
開度で制御できるように、常に加圧ファン２及び排気フ
ァン１３の回転数を、制御部２Ｉによって制御していた
。また、空調機４への空気供給量を一定に保つために、
風量調節弁３の弁開度及び加圧ファン２の回転数を調節
する制御を制御部２１で行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の室内の絶対圧力制御装置では、設定圧力
が任意に設定できるために、次のような問題が生じる。

すなわち、設定圧力を例えば、Ｉ　Ｄ　１３ｍｂａｒに
設定した場合、大気圧の１年間の変動範囲は９９０　ｍ
ｂａｒ　〜１０３０　ｍｂａｒ程度であり、室６内の絶
対圧力が大気圧に比べ陽圧になり、或いは除圧になる。

このため、陽圧と除圧の両方に対する室６のシール対策
を施す必要があった。

また、室６内の絶対圧力を常に大気圧より高い値（例え
ば、１０３５　ｍｂａｒ）で制御する場合、室外の圧力
、すなわち大気圧が低くなって弁開度が５０％に近づく
と共に圧力調節弁１４の弁開度が２０％に近づく為、制
御部２１は風量検出器１の回転数を上げ、もしくは排気
ファン１３の回転数を下げるように制御する。ところが
、このような制御では加圧ファンや排気ファンの回転数
の変更に伴って外気導入量や室内の絶対圧力に大きな変
動（ハンチング）を生じさせ、精密な制御が出来ないと
う問題がある。

本発明の第１の目的は、室のシール対策を簡単にするこ
とが可能な室内の絶対圧力制御装置を提供することにあ
る。

また、本発明の第２の目的は、室内の絶対圧力を精密に
制御できると共に室内への外気導入量を一定に制御する
ことのできる室内の絶対圧力制御装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の第１の目的を達成するために、本発明は、第１の
調節弁を介して供給された外気を圧力制御対象室内へ供
給する空調機と、前記室内からの排出空気量を調整する
第２の調節弁と、前記室内の圧力を検出する圧力計と、
前記圧力計の検出出力及び設定圧力に基づいて前記第１
の調節弁及び第２の調節弁の弁開度を制御する制御部と
を備えた室内の絶対圧力制御装置において、外気取込系
に設置される加圧ファンまたは室内空気排出系に設置さ
れる排気ファンの少なくとも一方を設置すると共に、前
記加圧ファンを設置した場合には前記設定圧力を常時大
気圧より高くし、前記排気ファンを設けた場合には前記
設定圧力を常時大気圧より低くすることを特徴とする。

また、上記の第２の目的を達成するために、本発明は、
第１の調節弁を介して供給された外気を圧力制御対象室
内へ供給する空調機と、前記室内からの排出空気量を調
整する第２の調節弁と、外気取込系または室内空気排出
系に設置されたファンと、前記室内の圧力を検出する圧
力計と、前記圧力計の検出出力及び設定圧力に基づいて
前記第１の調節弁及び第２の調節弁の弁開度を制御する
制御部とを備えた室内の絶対圧力制御装置において、大
気圧を検出する大気圧センサを設け、該大気圧センサに
よる大気圧と設定圧力との差圧に基づいて前記ファンの
回転数を一定にしたまま前記第１の調節弁及び第２の調
節弁の弁開度を制御することを特徴とする。

〔作用〕

上記手段によれば、設定圧力を大気圧より常に高くし、
或いは低くすることにより、圧力制御対象室内には陽圧
または除圧の一方のみが生じる状態１ごなる。従って、
一方の圧力に対するシール対策のみを得えばよい。また
、これにより、加圧ファン又は排気ファンの一方を設定
圧力に応じて設けるのみでよく、ローコストに設備を構
成することができる。

また、大気圧センサで検出した大気圧と設定圧力との差
圧に基づいて第１の調節弁及び第２の調節弁の弁開度が
制御され、ファンの回転数は一定のままにされる。この
ように回転数を一定にすることにより、回転変化に起因
する風量及び室内圧に急激な変化を生じることが無く、
精密な制御が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による室内の絶対圧力制御装置の一実施
例を示す構成図である。第１図においては、第５図と同
一であるものには同一の符号を用いたので、以下におい
ては重複する説明は省略する 本実施例が第５図の構成と異なるところは、排気ファン
１３を除去したことにある。

このような構成において、風量検出器１から第１の調節
弁としての風量調節弁３を介して空調機４に供給される
外気量は、風量検出器１によって検出され、この検出信
号をフィードバック信号とする制御部２１は、空調機４
への供給量が一定風量となるように風量調節弁３の弁開
度を制御すると共に、加圧ファン２の回転数を制御する
。また、室６内の絶対圧力は、絶対圧力計１５の圧力検
出値に基づいて制御部２１が第２の調節弁としての圧力
調節弁１４の弁開度を制御し、室６からの排気量を制御
することにより行われる。

そして、設定圧力の設定に際しては、常に大気圧の変動
範囲（９９０ｍｂａｒ〜１０３０　ｍｂａｒ）より高い
値に設定する。この設定により、室６内の絶対圧力は常
に大気圧より高くなるため、陽圧に対するシール対策の
みを行えば良いことになる。しかも、排気ファンが不要
になるため、設備コストも安くすることができる。上記
のように制御するときのフローチャートを第８図に示す
。なお、第８図において第７図と対応する部分には同一
符号を付した。

なお、設定圧力の設定は、上記とは逆に、常に大気圧の
変動範囲（９９０ｍｂａｒ　〜１０３０　ｍｂａｒ）よ
り低い値、例えば、９８５　ｍｂａｒに設定することも
できる。この場合の構成は、第５図から加圧ファン２を
除去したものとなる。

第２図は本発明による室内の絶対圧力制御装置の他の実
施例を示す構成図である。

本実施例が前記実施例と異なるところは、第１図の構成
に対し、室６が設置されている場所の大気圧（外気圧）
を検出する大気圧センサ１６を付加したことにある。他
の構成については同一であるので同一符号を付して説明
を省略する。

第２図の実施例の処理は第４図に示すフローチャートの
内容でなされるが、その前に第３図を用いて風量調節弁
３及び圧力調節弁１４の弁開度について説明する。

第３図は、外気取り込み風量に対する室内絶対圧力と大
気圧との間の差圧ΔＰと、この差圧ΔＰに対する風量調
節弁３の弁開度（破線）及び圧力調節弁１４の弁開度（
実線）との関係を示す特性図である。室６内の絶対圧力
を常に大気圧より高い圧力に制御する場合には、大気圧
の１年間の変動範囲は、９９０ｍｂａｒ　〜１０３０ｍ
ｂａｒであり、設定圧力を１０３５ｍｂａｒとすること
により、常に大気圧より高い圧力で室６内の絶対圧力を
制御することができる。この設定圧力と大気圧との差圧
は、５〜４５ｍｂａｒであり、この差圧に入るように風
量調節弁３及び圧力調節弁１４の弁開度を確保すれば本
発明の目的は達成される。

次に、第２図の実施例の動作を第４図のフロチャートを
用いて説明する。

まず、制御部２１によって、風量調節弁３の弁開度を直
線的な一対一の相互関係が認められる範囲の下限値、す
なわち２０％にし、圧力調節弁１４の弁開度を直線的な
一対一の相互関係が認められる範囲の上限値、すなわち
５０％にしくステップ４１）、加圧ファン２を適正な回
転数（一定値）で運転する（ステップ４２）。次に、絶
対圧力計１５による絶対圧力検出値及び大気圧センサ１
６による大気圧を取り込み（ステップ４３）、その値が
制御範囲内にあるか否かを判定しくステップ４４）、制
御範囲内にあれば、ステップ４３に戻って以降の処理を
繰り返す。一方、制御範囲外であれば、検出した大気圧
と設定圧力値との差圧ΔＰを計算しくステップ４５）、
ΔＰが所定値、例えば２０１１１ｂａｒを越えているか
否かを判定しくステップ４６）、ΔＰ＞２０ｍｂａｒで
あれば圧力調節弁１４の弁開度を固定し、設定圧力が得
られるように制御部２１によって風量調節弁３の弁開度
を制御する（ステップ４７）。ここで、ΔＰと比較され
る所定値は、大気圧の変動範囲（９９０ｍｂａｒ〜１０
３０ｍｂａｒ）と設定圧力（１０３５ｍｂａｒ）との差
圧（５〜４５ｍｂａｒ）が採り得る範囲内の値を用いれ
ばよく、差圧が採り得る範囲内の中央値（上記の例では
２５ｍｂａｒ）が最も好ましい。

一方、２０ｍｂａｒ≧ΔＰの場合には、風量調節弁３の
弁開度を固定し、設定圧力が得られるように制御部２１
によって圧力調節弁１４の弁開度を制御する（ステップ
４８）。ステップ４４、ステップ４７及びステップ４８
の処理が終了した後は、ステップ４３に戻っ°て以降の
処理を繰り返し実行する。

以上の構成により、従来、加圧ファン２の回転数の変更
に伴って急激な風量、圧力変化が生じていたのに対し、
本発明では、第３図に示す斜線枠内の狭い制御領域で室
６内の絶対圧力を制御できるようになる。

なお、第２図の実施例では、設定圧力を常に大気圧より
高くなるように設定したが、逆に、設定圧力が大気圧よ
り低くなるように設定してもよい。

例えば、設定圧力を９８５ｍｂａｒに設定することが可
能であり、この場合には第５図に示した排気ファン１３
はそのまま用い、加圧ファン２を除去すればよい。この
ときの制御のフローチャートを第９図に示す。なお、第
９図において第４図と対応する部分には同一符号を付し
、相違点のみ説明する。ステップ４１では、風量調節弁
の開度を直線的な一対一の相互関係が認められる上限値
（５０％）に設定し、圧力調節弁の開度を下限値（２０
％）に設定する。また、ステップ４６では差圧ΔＰと差
圧が採り得る範囲内（５〜４５ｍｂａｒ）の中央値また
はその付近の値と比較する。

なお、上記各実施例では、加圧ファンまたは排気ファン
を用いる例について説明したが、加圧ファン２及び排気
ファン１３を共に設置したまま、設定圧力に応じて一方
のみを運転するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は上記の通り構成されているので、次に記載する
効果を奏する。

請求項１の発明においては、加圧ファン又は排気ファン
を外気取込系又は室内空気の排出系に設置すると共に、
加圧ファンを用いた場合には設定圧力を常時大気圧より
高（し、排気ファンを用いた場合には設定圧力を常時大
気圧より低くするようにしたので、室のシール対策が容
易になると共に、加圧ファン又は排気ファンの一方を不
要にできるのでコストダウンが可能になる。

請求項２の発明においては、大気圧を検出する大気圧セ
ンサを設けこの大気圧センサによる大気圧値と設定圧力
値との差圧に基づいてファンの回転数を固定したまま第
１の調節弁及び第２の調節弁の弁開度を制御するように
したので、加圧）、アンや排気ファンの回転数の変化に
起因する風量、絶対圧力の急激な変動を防止することが
でき、精密な制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による室内の絶対圧力制御装置の一実施
例を示す構成図、第２図は本発明による室内の絶対圧力
制御装置の他の実施例を示す構成図、第３図は差圧ΔＰ
と該差圧ΔＰに対する風量調節弁及び圧力調節弁の弁開
度との関係を示す特性図、第４図は第２図の実施例の動
作を説明するフローチャート、第５図は従来の絶対圧力
制御装置の一例を示す構成図、第６図は風量調節弁及び
圧力調節弁の弁開度に対する流量比及び弁出入ロ圧力差
の各特性を示す特性図、第７図は第６図に示した特性の
弁を用いて所定圧力を任意にして絶対圧力制御を行う場
合の制御例を示すフローチャート、第８図は加圧ファン
を用いて設定圧力を大気圧より高くした場合の制御例を
示すフローチャート、第９図は第６図に示した特性の弁
を用いて所定圧力を大気圧力より低くして絶対圧力制御
を行う場合の制御例を示すフローチャートである。 １・・・風量検出器、 ２・・・加圧ファン、 ３・・・風量調節弁、 ４・・・空調機、 ６・・・室、 １３・・・排気ファン、 １４・・・圧力調節弁、 １５・・・絶対圧力計、 １６・・・大気圧センサ、 ２１・・・制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の調節弁を介して供給された外気を圧力制御
   対象室内へ供給する空調機と、前記室内からの排出空気
   量を調整する第２の調節弁と、前記室内の圧力を検出す
   る圧力計と、前記圧力計の検出出力及び設定圧力に基づ
   いて前記第１の調節弁及び第２の調節弁の弁開度を制御
   する制御部とを備えた室内の絶対圧力制御装置において
   、外気取込系に設置される加圧ファンまたは室内空気排
   出系に設置される排気ファンの少なくとも一方を設置す
   ると共に、前記加圧ファンを設置した場合には前記設定
   圧力を常時大気圧より高くし、前記排気ファンを設けた
   場合には前記設定圧力を常時大気圧より低くすることを
   特徴とする室内の絶対圧力制御装置。
2. （２）第１の調節弁を介して供給された外気を圧力制御
   対象室内へ供給する空調機と、前記室内からの排出空気
   量を調整する第２の調節弁と、外気取込系または室内空
   気排出系に設置されたファンと、前記室内の圧力を検出
   する圧力計と、前記圧力計の検出出力及び設定圧力に基
   づいて前記第１の調節弁及び第２の調節弁の弁開度を制
   御する制御部とを備えた室内の絶対圧力制御装置におい
   て、大気圧を検出する大気圧センサを設け、該大気圧セ
   ンサによる大気圧と設定圧力との差圧に基づいて前記フ
   ァンの回転数を一定にしたまま前記第１の調節弁及び第
   ２の調節弁の弁開度を制御することを特徴とする室内の
   絶対圧力制御装置。