本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體制造、光學(xué)領(lǐng)域研發(fā)及醫(yī)藥品制造等所使用的潔凈室，特別涉及一種潔凈室。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體制造、光學(xué)領(lǐng)域研發(fā)及醫(yī)藥品制造等制造工廠或者科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室中，為了達(dá)到產(chǎn)品的高質(zhì)量或者是科學(xué)研究的可靠性，需要在一個(gè)高度潔凈的環(huán)境中進(jìn)行。同時(shí)，很多情況下還需要對環(huán)境溫度進(jìn)行控制，使溫度波動(dòng)只在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，因此，需要在具有溫度控制設(shè)備的潔凈室中進(jìn)行相應(yīng)的操作。

現(xiàn)有的潔凈室一般都是靠風(fēng)機(jī)和過濾器(比如高效空氣過濾器(HEPA)或者超高效空氣過濾器(ULPA))吹掃潔凈室，實(shí)現(xiàn)對潔凈室顆粒密度的減少；溫度控制一般是用空調(diào)來實(shí)現(xiàn)對潔凈室的溫度控制。然而由于空調(diào)的輸出功率變化頻率低、響應(yīng)慢，所以溫度控制的精度較差。

因此，如何提高潔凈室溫度的控制精度是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種潔凈室。

本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種潔凈室，包括潔凈區(qū)、空氣過濾設(shè)備、以及空氣循環(huán)系統(tǒng)，所述潔凈室還包括：

基于比例積分微分(PID，Proportional-Integral-Derivative)控制原理，控制所述潔凈區(qū)的溫度在設(shè)定溫度的溫度控制系統(tǒng)。

上述方案中，所述空氣過濾設(shè)備設(shè)置在所述潔凈區(qū)的頂棚上；所述空氣循 環(huán)系統(tǒng)的一端與所述潔凈區(qū)側(cè)壁的下方連接；所述空氣循環(huán)系統(tǒng)的另一端與所述空氣過濾設(shè)備相通；

所述空氣循環(huán)系統(tǒng)為將所述潔凈區(qū)的空氣進(jìn)行溫度處理并輸出至所述空氣過濾設(shè)備的空氣循環(huán)系統(tǒng)；

所述空氣過濾設(shè)備為將所述控制循環(huán)系統(tǒng)輸出的控制進(jìn)行潔凈處理后輸出至所述潔凈區(qū)的空氣過濾設(shè)備。

上述方案中，所述空氣過濾設(shè)備具有超細(xì)纖維濾料，起到對顆粒過濾的作用。

上述方案中，根據(jù)對潔凈室潔凈度的要求和溫度穩(wěn)定性的要求，所述空氣過濾設(shè)備可以部分鋪滿或者完全鋪滿所述潔凈區(qū)的頂棚。

上述方案中，所述溫度控制系統(tǒng)包括：

探測第一溫度的溫度感應(yīng)器，所述第一溫度反映所述潔凈區(qū)的溫度；

加熱設(shè)備；

將所述第一溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果和運(yùn)算，控制所述加熱設(shè)備的輸出功率的百分比(0-100％)，以使所述潔凈區(qū)的溫度保持在所述設(shè)定溫度的PID控制器。

上述方案中，所述溫度控制系統(tǒng)還包括：

設(shè)置在空氣循環(huán)系統(tǒng)中的閥門；其中，

所述PID控制器為根據(jù)所述加熱設(shè)備的輸出功率的百分比，控制所述閥門的開啟比例，使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的部分循環(huán)空氣不經(jīng)過空調(diào)冷卻，以控制所述潔凈區(qū)的溫度保持在所述設(shè)定溫度的控制器。

上述方案中，所述加熱設(shè)備為設(shè)置在所述空氣循環(huán)系統(tǒng)的第一循環(huán)路徑及第二循環(huán)路徑之間，或者設(shè)置在第二循環(huán)路徑與過濾設(shè)備之間，對所述空氣循環(huán)系統(tǒng)的空氣進(jìn)行加熱的加熱設(shè)備；其中，

所述第一循環(huán)路徑的另一端與風(fēng)機(jī)連接；所述第二循環(huán)路徑的另一端與所述空氣過濾設(shè)備相通，以使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的空氣輸出至所述空氣過濾設(shè)備。

上述方案中，所述加熱設(shè)備，設(shè)置在所述空氣循環(huán)系統(tǒng)的空調(diào)后方，用于對經(jīng)過所述空氣循環(huán)系統(tǒng)的空氣進(jìn)行加熱，并輸出至所述風(fēng)機(jī)；

所述第二循環(huán)路徑的另一端與所述空氣過濾設(shè)備相通，以使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的空氣輸出至所述空氣過濾設(shè)備。

上述方案中，所述潔凈區(qū)側(cè)壁的下方設(shè)置與所述空氣循環(huán)系統(tǒng)相通的返回路徑。

上述方案中，所述返回路徑的個(gè)數(shù)為至少一個(gè)。

上述方案中，所述潔凈區(qū)的地板下部形成有與所述空氣循環(huán)系統(tǒng)相通的返回腔室。

上述方案中，所述返回腔室的個(gè)數(shù)為至少一個(gè)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的潔凈室，潔凈室包括：潔凈區(qū)、空氣過濾設(shè)備、以及空氣循環(huán)系統(tǒng)，所述潔凈室還包括：溫度控制系統(tǒng)，用于基于PID控制原理，控制所述潔凈區(qū)的溫度在設(shè)定溫度，通過所述溫度控制系統(tǒng)基于PID控制原理對所述潔凈區(qū)溫度的控制，可以有效地保持所述潔凈區(qū)溫度的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例潔凈室的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例第一種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例第二種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例第三種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例第四種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例第五種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例第六種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例第七種潔凈室結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型再作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

由于目前潔凈室的溫度控制一般用空調(diào)來實(shí)現(xiàn)，而空調(diào)由于自身存在的缺陷(輸出功率變化頻率低、響應(yīng)慢)，使得溫度的溫控精度較差，即溫度控制的穩(wěn)定性差。具體來說，潔凈室在靜態(tài)下，比如潔凈室沒有熱負(fù)載情況和室外環(huán)境溫度波動(dòng)不大情況下(室外環(huán)境溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致空調(diào)制冷或制熱效率波動(dòng))，溫度穩(wěn)定性才可以達(dá)到+/-0.5℃；而潔凈室在動(dòng)態(tài)下，比如潔凈室有熱負(fù)載，且熱負(fù)載有波動(dòng)情況或者室外溫度波動(dòng)比較大的情況(比如中國北方地區(qū)晝夜溫差大，會(huì)影響空調(diào)的制冷效率)，溫度穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到+/-05℃，潔凈室的溫度穩(wěn)定性會(huì)更差。

基于此，本實(shí)用新型實(shí)施例對潔凈室的構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)對潔凈室溫度的更精確的控制。在本實(shí)用新型的各種實(shí)施例中：在潔凈室增加溫度控制系統(tǒng)，由所述溫度控制系統(tǒng)基于PID控制原理，控制所述潔凈區(qū)的溫度在設(shè)定溫度。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種潔凈室，如圖1所示，該潔凈室包括：潔凈區(qū)11、空氣過濾設(shè)備12、空氣循環(huán)系統(tǒng)13、以及溫度控制系統(tǒng)14；其中，

所述潔凈區(qū)11設(shè)置有制造設(shè)備或者科研儀器M；

所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13對所述潔凈區(qū)11的空氣進(jìn)行循環(huán)(進(jìn)行溫度處理)，以輸出至所述空氣過濾設(shè)備12；

所述空氣過濾設(shè)備12用于所述控制循環(huán)系統(tǒng)13輸出的控制進(jìn)行潔凈處理后輸出至所述潔凈區(qū)11；

溫度控制系統(tǒng)14基于PID控制原理，控制所述潔凈區(qū)11的溫度在設(shè)定溫度。

其中，在一實(shí)施例中，如圖2所示，所述空氣過濾設(shè)備12設(shè)置在所述潔凈區(qū)的頂棚上；所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的一端與所述潔凈區(qū)11側(cè)壁的下方連接；所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的另一端與所述空氣過濾設(shè)備12相通。

所述空氣過濾設(shè)備12具有超細(xì)纖維濾料結(jié)構(gòu)，因此，其具有對顆粒過濾的作用。

具體地，如圖2所示，所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13包括：第一循環(huán)路徑131、第二循環(huán)路徑132、第三循環(huán)路徑133、空調(diào)系統(tǒng)135、風(fēng)機(jī)136。其中，

所述潔凈區(qū)11側(cè)壁的下方有第三循環(huán)路徑133，連接空調(diào)系統(tǒng)135，空調(diào)系統(tǒng)135上方設(shè)置有風(fēng)機(jī)136，潔凈室11的空氣經(jīng)第三循環(huán)路徑133輸出至空調(diào)系統(tǒng)135，由空調(diào)系統(tǒng)135對空氣進(jìn)行冷卻后輸出至風(fēng)機(jī)136；風(fēng)機(jī)136增壓后的空氣再依次通過第一循環(huán)路徑131、第二循環(huán)路徑132，到達(dá)高效過濾設(shè)備12，構(gòu)成循環(huán)；通過高效過濾設(shè)備12凈化后的空氣吹掃潔凈區(qū)11。

這里，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，側(cè)壁上的第三循環(huán)路徑133可以是多個(gè)，并一起連接空調(diào)系統(tǒng)135，這樣，可以實(shí)現(xiàn)潔凈區(qū)11更好的溫度均勻性和穩(wěn)定性。

這里，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，第三循環(huán)路徑133上可以連接有排氣管線139。連接空調(diào)系統(tǒng)135的第五循環(huán)路徑134可以輸入新鮮空氣，經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng)135后進(jìn)入空氣循環(huán)系統(tǒng)13。排氣管線139和第五循環(huán)路徑134共同起到保持潔凈區(qū)11有新鮮空氣補(bǔ)充的作用。

如圖2所示，所述溫度控制系統(tǒng)14包括：

溫度感應(yīng)器141，用于探測第一溫度，所述第一溫度反映所述潔凈區(qū)11的溫度；

加熱設(shè)備142；

PID控制器143，用于將所述第一溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果和運(yùn)算，控制所述加熱設(shè)備142輸出功率的百分比(0-100％)，以使所述潔凈區(qū)11的溫度保持在所述設(shè)定溫度。

其中，所述溫度感應(yīng)器141設(shè)置在所述第三循環(huán)路徑133內(nèi)，以便探測到第一溫度；所述第一溫度能反映潔凈區(qū)11的平均溫度。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述溫度感應(yīng)器141可以是熱電偶或者熱電阻。

所述加熱設(shè)備142可以是帶翅片的電阻絲加熱管或者陶瓷熱敏電阻(PTC)，可以快速加熱并快速換熱。

所述加熱設(shè)備142，設(shè)置在所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的第一循環(huán)路徑131及第二循環(huán)路徑132之間，用于對所述空氣循環(huán)系統(tǒng)的空氣進(jìn)行加熱；其中，

所述第一循環(huán)路徑131的另一端與風(fēng)機(jī)136連接；所述第二循環(huán)路徑132的另一端與所述空氣過濾設(shè)備12相通，以使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13內(nèi)的空氣輸出至所述空氣過濾設(shè)備12。

所述溫度感應(yīng)器141測得的溫度實(shí)時(shí)(實(shí)時(shí)采樣率可以大于1Hz，采樣率越高，控溫越快)輸入到PID控制器143，PID控制器143通過比較溫度感應(yīng)器141測量的溫度和預(yù)設(shè)溫度和根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)運(yùn)算，得到反饋值，根據(jù)反饋值實(shí)時(shí)自動(dòng)使加熱設(shè)備12以某個(gè)加熱功率(輸出功率)工作。以此模式可以將潔凈區(qū)11的溫度穩(wěn)定控制在+/-0.1℃。由于溫度控制系統(tǒng)14有足夠快的響應(yīng)(采樣率大于1Hz，對應(yīng)響應(yīng)時(shí)間快于1秒)，因此不管是潔凈區(qū)11內(nèi)有熱源的波動(dòng)，還是由于環(huán)境溫度波動(dòng)導(dǎo)致的空調(diào)系統(tǒng)135的制冷效率波動(dòng)，溫度控制系統(tǒng)14都能及時(shí)地進(jìn)行反饋控制，保持潔凈區(qū)11的溫度穩(wěn)定。

在某些情況下，要維持潔凈區(qū)11的溫度穩(wěn)定，加熱設(shè)備142的加熱功率需要很大，增加了生產(chǎn)和研究的成本。比如，在北方的某些季節(jié)，晝夜溫差大，制造設(shè)備或者科研儀器M只在白天使用，即使空調(diào)系統(tǒng)135在晚上以最低功率運(yùn)轉(zhuǎn)，加熱設(shè)備142還是需要很大功率加熱才能維持潔凈區(qū)11的預(yù)設(shè)溫度。

基于此，在一實(shí)施例中，所述溫度控制系統(tǒng)14還可以包括：

閥門137；其中，所述閥門137設(shè)置在第四循環(huán)路徑138內(nèi)。

所述PID控制器143，還用于根據(jù)所述加熱設(shè)備的輸出功率，并結(jié)合所述第一溫度，控制所述閥門137的開啟比例，使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的部分循環(huán)空氣不經(jīng)過冷卻，以控制所述潔凈區(qū)的溫度保持在所述設(shè)定溫度。

PID控制器143可以根據(jù)加熱設(shè)備142的加熱功率的百分比高低自動(dòng)調(diào)節(jié)可控閥門137開啟的比例，使部分循環(huán)空氣不經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng)135冷卻，直接進(jìn)入空氣過濾設(shè)備12，進(jìn)行潔凈處理。這樣加熱設(shè)備142只要以較低加熱功率就可以使?jié)崈魠^(qū)11維持在預(yù)設(shè)溫度。這種模式在晝夜溫差較大的地區(qū)可以大大節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述PID控制器143也可以單獨(dú)控制可控閥門137，以實(shí)現(xiàn)對潔凈區(qū)11的溫度控制。

所述第四循環(huán)路徑138可以理解為是一個(gè)旁路循環(huán)路徑。

在一實(shí)施例中，如圖3所示，所述空氣過濾設(shè)備12可以鋪滿所述潔凈區(qū)11的頂棚，這種設(shè)計(jì)方式可以在潔凈區(qū)11獲得更高的潔凈度，并且潔凈區(qū)11的溫度更均勻和穩(wěn)定。

在一實(shí)施例中，如圖4所示，所述潔凈區(qū)11的地板111下部形成有與所述空氣循環(huán)系統(tǒng)相通的返回腔室112。

這里，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述返回腔室112的個(gè)數(shù)可以為至少一個(gè)。

設(shè)置有返回腔室112這種設(shè)計(jì)方式可以在潔凈區(qū)11獲得更高的潔凈度，并且潔凈區(qū)11的溫度更均勻和穩(wěn)定。

在一實(shí)施例中，如圖5至7所示，所述加熱設(shè)備142，設(shè)置在所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的風(fēng)機(jī)136上方，用于對經(jīng)過所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的第二循環(huán)路徑132的空氣進(jìn)行加熱，并輸出至所述風(fēng)機(jī)136；

所述第二循環(huán)路徑132的另一端與所述空氣過濾設(shè)備12相通，以使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13內(nèi)的空氣輸出至所述空氣過濾設(shè)備12。

將風(fēng)機(jī)136和空氣過濾設(shè)備12組合在一起構(gòu)成風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組(FFU)，加熱設(shè)備142靠近機(jī)組放置。這種設(shè)計(jì)由于減少了加熱的空氣通過的循環(huán)路徑長度，所以對潔凈區(qū)11的控溫響應(yīng)會(huì)更快。同時(shí)也縮短了增壓空氣通過的循環(huán)路徑長度，減少了風(fēng)阻，同時(shí)也降低了耗能。

需要說明的是：圖2至圖7中，是基于潔凈空氣從上往下吹掃潔凈區(qū)11，在某一些生產(chǎn)或科研場合，也可以將潔凈空氣側(cè)向吹掃潔凈區(qū)11。所有設(shè)置都一樣，只是把圖2至圖7的設(shè)計(jì)圖旋轉(zhuǎn)90度放置。如圖8所示，空氣過濾設(shè)備12放置在潔凈室的一個(gè)側(cè)壁上，將潔凈空氣側(cè)向吹掃潔凈區(qū)11，其余設(shè)置與圖2的一樣。圖3至圖7也可以依此類推。

從上面的描述中可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的潔凈室，可以自動(dòng)控制潔凈室的溫度在+/-0.1℃，提高了潔凈室的溫度穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的潔凈室，潔凈室包括：潔凈區(qū)、空氣過濾設(shè)備、以及空氣循環(huán)系統(tǒng)，所述潔凈室還包括：溫度控制系統(tǒng)，用于基于PID控制原 理，控制所述潔凈區(qū)的溫度在設(shè)定溫度，通過所述溫度控制系統(tǒng)基于PID控制原理對所述潔凈區(qū)溫度的控制，可以有效地保持所述潔凈區(qū)溫度的穩(wěn)定性。

所述空氣過濾設(shè)備12鋪滿所述潔凈區(qū)11的頂棚，這種設(shè)計(jì)方式可以在潔凈區(qū)11獲得更高的潔凈度，并且潔凈區(qū)11的溫度更均勻和穩(wěn)定。

所述PID控制器143，還用于根據(jù)所述加熱設(shè)備142的輸出功率的百分比，控制閥門137的開啟比例，使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的部分循環(huán)空氣不經(jīng)過冷卻，以控制所述潔凈區(qū)的溫度保持在所述設(shè)定溫度，如此，可以有效地降低設(shè)備的能耗。

所述潔凈區(qū)11的地板111下部形成有與所述空氣循環(huán)系統(tǒng)相通的返回腔室112，如此，能使?jié)崈魠^(qū)11獲得更高的潔凈度，并且潔凈區(qū)11的溫度更均勻和穩(wěn)定。

所述加熱設(shè)備142，設(shè)置在所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的風(fēng)機(jī)136上方，用于對經(jīng)過所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13的第二循環(huán)路徑132的空氣進(jìn)行加熱，并輸出至所述風(fēng)機(jī)136；所述第二循環(huán)路徑132的另一端與所述空氣過濾設(shè)備12相通，以使所述空氣循環(huán)系統(tǒng)13內(nèi)的空氣輸出至所述空氣過濾設(shè)備12，由于減少了加熱的空氣通過的循環(huán)路徑長度，所以對潔凈區(qū)11的控溫響應(yīng)會(huì)更快。同時(shí)也縮短了增壓空氣通過的循環(huán)路徑長度，減少了風(fēng)阻，同時(shí)也降低了耗能。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。