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不可欠な機器です。また、粉塵のないクリーンルームには欠かせない空気供給フィルターユニットでもあります。さらに、超クリーンな作業台やクリーンブースにも必要です。
経済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判断するため、製造業者はより優れた生産技術を追求せざるを得ません。
FFUファンフィルターユニットを使用する分野、特に電子機器、医薬品、食品、バイオエンジニアリング、医療、研究所などは、生産環境に対して厳しい要求を持っています。これらの分野は、技術、建設、装飾、給排水、空気浄化、空調設備、自動制御など、さまざまな技術を統合しています。これらの産業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、室内正圧などがあります。
そのため、特殊な生産工程の要求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ホットスポットの1つとなっています。1960年代にはすでに世界初の層流クリーンルームが開発され、FFUの応用は設立以来現れ始めています。
1. FFU制御方法の現状
現在、FFUは一般的に単相多段速ACモーター、単相多段速ECモーターを使用しています。FFUファンフィルターユニットモーターの電源電圧は、110Vと220Vの2種類が一般的です。
その制御方法は主に以下のカテゴリーに分類されます。
（１）マルチスピードスイッチ制御
（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つの制御方法に関する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
マルチスピード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。さらに、FFU の風速の調整範囲は数レベル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、電気回路の設計により、FFU のすべてのマルチスピードスイッチを集中させて、地上のキャビネットに配置し、集中操作を実現しました。しかし、外観からも機能からも制限があります。マルチスピード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
多段変速スイッチ制御方式と比較して、無段階変速制御方式は無段階変速レギュレーターが追加されているため、FFUファンの速度を連続的に調整できますが、モーター効率が犠牲になるため、多段変速スイッチ制御方式よりもエネルギー消費量が多くなります。
- 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。これまでの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）分散制御モードを使用することで、FFUの集中監視と制御を容易に実現できます。
（２）FFUの単体、複数ユニット、およびパーティション制御を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備えている。
（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）制御システムには、ホストコンピュータまたはネットワークと通信してリモート通信および管理機能を実現できる通信インターフェースが備えられています。ECモータの制御の優れた利点は、制御が容易で速度範囲が広いことです。しかし、この制御方法には致命的な欠点もあります。
（６）クリーンルームではFFUモータにブラシを使用することが許されていないため、すべてのFFUモータはブラシレスECモータを使用しており、整流の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縮されます。
（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い。
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完として、各FFUを制御するために遠隔制御方式を使用することができ、これはコンピュータ制御方式を補完するものである。
まとめると、最初の2つの制御方法はエネルギー消費量が多く、制御が不便です。後の2つの制御方法は寿命が短く、コストが高いです。低エネルギー消費、容易な制御、保証された耐用年数、低コストを実現できる制御方法はあるのでしょうか？はい、それは交流モーターを用いたコンピュータ制御方式です。
交流モーターは、電気モーターと比較して、構造がシンプルで小型、製造が容易、動作が確実、価格が安いなど、多くの利点があります。整流の問題がないため、寿命は電気モーターよりもはるかに長くなります。長らく、速度制御性能が劣るため、速度制御方式は電気モーターによる速度制御方式が主流でした。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出現と発展、そして新しい制御理論の継続的な出現と応用により、交流制御方式は徐々に発展し、最終的には電気モーターによる速度制御システムに取って代わるでしょう。
FFUの交流制御方式は、主に電圧調整制御方式と周波数変換制御方式の2種類に分けられます。電圧調整制御方式とは、モータの固定子電圧を直接変化させることでモータの速度を調整する方式です。電圧調整方式の欠点は、速度調整時の効率が低いこと、低速時にモータが激しく発熱すること、速度調整範囲が狭いことです。しかし、FFUファンの負荷においては、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）速度制御方式は成熟しており、速度制御システムは安定しているため、長期間にわたってトラブルのない連続運転が保証されます。
（２）制御システムの操作が容易で、コストが低い。
（３）FFUファンの負荷は非常に軽いため、低速ではモーターの熱はそれほど深刻ではありません。
（４）電圧制御方式はファン負荷に特に適しています。FFUファンのデューティカーブは独自の減衰曲線であるため、速度制御範囲が非常に広くなります。したがって、将来的には電圧制御方式も主要な速度制御方式となるでしょう。
投稿日時：2023年12月18日