FFUファンフィルターユニットは、クリーンルームプロジェクトに必須の機器です。また、無塵クリーンルームに欠かせない給気フィルターユニットでもあります。超クリーン作業台やクリーンブースにも必須です。
経済の発展と人々の生活水準の向上に伴い、製品の品質に対する人々の要求はますます高まっています。FFUは生産技術と生産環境に基づいて製品の品質を決定し、メーカーはより優れた生産技術の追求を迫られています。
FFUファンフィルターユニットが使用される分野、特に電子工学、医薬品、食品、バイオエンジニアリング、医療、研究所では、生産環境に対する厳しい要件が求められます。生産環境は、技術、構造、装飾、給排水、空気浄化、空調・空調設備、自動制御など、様々な技術を統合しています。これらの業界における生産環境の品質を測定する主な技術指標には、温度、湿度、清浄度、風量、室内の正圧などがあります。
そのため、特殊な生産プロセスの要件を満たすために生産環境の様々な技術指標を適切に制御することは、クリーンルーム工学における現在の研究のホットスポットの一つとなっています。1960年代には、世界初の層流クリーンルームが開発されました。FFUの応用は、その確立以来、着実に現れ始めています。
1. FFU制御方式の現状
現在、FFUでは一般的に単相多段変速ACモーターと単相多段変速ECモーターが使用されています。FFUファンフィルターユニットモーターの電源電圧は、大きく分けて110Vと220Vの2種類があります。
その制御方法は主に以下のカテゴリに分けられます。
（1）多段速スイッチ制御
（2）無段階速度調整制御
（３）コンピュータ制御
（4）リモコン
以下は、上記の 4 つの制御方法の簡単な分析と比較です。
2. FFUマルチスピードスイッチ制御
多段速スイッチ制御システムには、FFUに付属する速度制御スイッチと電源スイッチのみが含まれています。制御コンポーネントはFFUによって提供され、クリーンルームの天井のさまざまな場所に分散されているため、スタッフは現場でシフトスイッチを介してFFUを調整する必要があり、制御が非常に不便です。また、FFUの風速の調整範囲は数段階に制限されています。 FFU制御操作の不便な要因を克服するために、電気回路の設計を通じて、FFUのすべての多段速スイッチを集中化し、地上のキャビネットに配置して集中操作を実現しました。 しかし、外観に関係なく、機能に制限があります。 多段速スイッチ制御方式を使用する利点は、制御が簡単でコストが低いことですが、エネルギー消費量が多い、速度をスムーズに調整できない、フィードバック信号がない、柔軟なグループ制御を実現できないなど、多くの欠点があります。
3. 無段階速度調整制御
多段速度スイッチ制御方式と比較すると、無段階速度調整制御には無段階速度レギュレータが追加されており、FFU ファンの速度を連続的に調整できますが、モーターの効率も犠牲になり、エネルギー消費量は多段速度スイッチ制御方式よりも高くなります。
- コンピュータ制御
コンピュータ制御方式では、一般的にECモーターが使用されます。前述の2つの方式と比較して、コンピュータ制御方式には以下の高度な機能があります。
（１）分散制御モードを用いることで、FFUの集中監視・制御を容易に実現できる。
（２）FFUの単体、複数台、分割制御が容易に実現できます。
（３）インテリジェント制御システムは省エネ機能を有する。
（4）オプションのリモコンを使用して監視および制御を行うことができます。
（5）制御システムは、ホストコンピュータまたはネットワークと通信するための専用通信インターフェースを備えており、遠隔通信および管理機能を実現します。ECモータ制御の大きな利点は、制御の容易さと広い速度範囲です。しかし、この制御方法には致命的な欠陥もいくつかあります。
（6）クリーンルーム内ではFFUモータにブラシを取り付けることができないため、すべてのFFUモータはブラシレスECモータを採用しており、整流問題は電子整流子によって解決されています。電子整流子の寿命が短いため、制御システム全体の耐用年数が大幅に短くなります。
（7） システム全体が高価である。
（８）後々のメンテナンス費用が高額になる。
5. リモートコントロール方式
コンピュータ制御方式の補足として、リモート制御方式を使用して各 FFU を制御することができ、コンピュータ制御方式を補完します。
まとめると、最初の2つの制御方法は消費電力が高く、制御が不便です。後者の2つの制御方法は寿命が短く、コストが高くなります。消費電力が少なく、制御が簡単で、寿命が保証され、コストが低い制御方法はあるでしょうか？はい、ACモーターを用いたコンピュータ制御法です。
ECモータと比較して、ACモータは構造がシンプルで小型、製造が容易、動作が安定しており、価格が安いなど、多くの利点があります。整流問題がないため、ECモータよりもはるかに長い耐用年数を有しています。長らく、速度制御性能の低さから、速度制御方式はEC速度制御方式に取って代わられてきました。しかし、新しいパワーエレクトロニクスデバイスや大規模集積回路の登場と発展、そして新しい制御理論の継続的な登場と応用により、AC制御方式は徐々に発展し、最終的にはEC速度制御システムに取って代わるでしょう。
FFUのAC制御方式は、主に電圧調整制御方式と周波数変換制御方式の2つの制御方式に分けられます。いわゆる電圧調整制御方式は、モーターのステーター電圧を直接変化させることでモーターの速度を調整します。電圧調整方式の欠点は、速度調整時の効率が低いこと、低速時にモーターが著しく発熱すること、速度調整範囲が狭いことです。しかし、FFUファン負荷においては、電圧調整方式の欠点はそれほど顕著ではなく、現状ではいくつかの利点があります。
（１）速度制御方式が成熟しており、速度制御システムが安定しているため、長期間にわたってトラブルのない連続運転を保証できます。
（２）制御システムは操作が簡単でコストが低い。
（３）FFUファンの負荷は非常に軽いので、低速時にはモーターの発熱はそれほど深刻ではありません。
（4）電圧調整方式は特にファン負荷に適しています。FFUファンのデューティカーブは独特の減衰曲線を呈するため、速度調整範囲が非常に広くなります。そのため、将来的には電圧調整方式も主要な速度調整方式となるでしょう。
投稿日時: 2023年12月18日