CN102788400A - 净化室的逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种净化室的逆流防止装置。具备对底板下室的空气进行吸引的吸入口、将空气向装置内的上部供给的风扇、在装置中设置在底板上部的侧面且用于向净化室内供气的吹出口，通过将底板下室的空气向净化室内供给，来防止从底板下室向净化室内的逆流。

Description

净化室的逆流防止装置

技术领域

本发明涉及在半导体制造工厂、FPD(Flat Panel Display)制造工厂、精密机械工厂、或药品制造工厂等的无尘室或无菌室中适用的净化室的逆流防止装置。

背景技术

一直以来，作为实现高洁净度的净化室的方式，有图6所示那样的整面下降流方式。在该方式中，顶室264内的空气从设置在净化室262的顶部的风扇过滤器单元(以下，称为FFU)217的空气取入口向净化室262内流入，由内部的鼓风机升压且由高性能过滤器除尘之后，洁净的空气在净化室262内向铅垂下方流动。接下来，通过净化室262的筛板261而流入底板下室263，经由返回流路266而返回顶室264，从而形成循环流。通过此种循环，同样的空气多次由高性能过滤器除尘，因此在净化室262的运转开始并经过了某一段时间之后，净化室262内保持高洁净度。

在半导体工厂或FPD制造工厂中，伴随着装置的高集成化，而要求将洁净度或温湿度等环境条件控制成更高的水平。而且，由于近年来的半导体或FPD的价格竞争的激化，而要求减少净化室的建设成本即最初成本、及净化室自身的运行成本。因此，尝试了削减FFU等洁净空气吹出装置的设置台数的办法。

在净化室262内，通常FFU或仅具备风扇的制造装置265设置多个，其取入的空气在大多数情况下向外部空气排出或直接向底板下室263排出，从而净化室262内的空气量减少。因此，在削减了设置于净化室顶部264的FFU217等洁净空气吹出装置的设置台数时，会产生净化室262的室内的压力比底板下室263的压力低的部位，从而从底板下室263向净化室262的室内发生逆流。

当从底板下室263向净化室262的室内产生逆流时，净化室262的室内的铅垂向下的空气流动会发生较大的紊乱，成为净化度恶化的原因。而且，在底板下室263内通常配置有泵、药品槽、配管类等，堆积附着在这些附带设备的表面上的尘埃与逆流空气一起飞扬，流入净化室262的室内，因此污染显著加重。此种逆流引起的污染的问题是推进净化室262的省设备化及省能量化而越接近设计极限越无法避免的重要的课题。

因此，作为现有技术，在底板的附近位置配置检测空气的流动方向或速度的传感器，且设有控制机构，该控制机构按照传感器的检测值来调整从设置在净化室顶部的FFU217吹出的洁净空气的流量。

在该控制机构中，设置在净化室底板的附近的传感器是通过检测以底板为边界的上下空间的差压而间接地检测空气的流动方向或速度的差压计。控制机构为了使所述差压计检测的差压成为恒定范围内，而调整从设置在净化室顶部264的FFU217吹出的洁净空气的流量，由此，不会发生来自底板下室的逆流，明确地显示出削减设置在净化室顶部264的FFU217等洁净空气吹出装置的设置台数的效果(例如，参照日本特开2004-218919号公报)。

然而，在上述现有的结构中，能够抑制从底板下室向净化室内逆流的问题，但还留有以下的课题。即，伴随着排气的设备或装置为发生逆流的主要原因，净化室内的空气不足为发生逆流的本质的主要原因。设置于顶部的FFU在净化室内处于距空气不足的部位远的位置，因此空气分散，需要从所述FFU供给比在净化室内真正不足的流量多出很多的流量。因此，无法减少设置于顶部的FFU的流量，结果是能量成本大幅增加。

发明内容

本发明鉴于上述现有问题而提出，其目的在于提供一种能够消除净化室内的负压部位，防止净化室的来自底板下的逆流的净化室的逆流防止装置。

为了实现上述目的，本发明如下所述构成。

根据本发明的第一形态，提供一种净化室的逆流防止装置，在该净化室中，使从顶部面吹出的洁净空气朝向由通气性的底板分隔的底板下室，从而使气流以下降流进行流动，

所述净化室的逆流防止装置具备：

对所述净化室的所述底板下室的空气进行吸引的吸引口；

向所述净化室内吹出所述空气的吹出口；

从所述吸引口吸引所述底板下室的所述空气并将其从所述吹出口向所述净化室内吹出的风扇；

对从所述吹出口吹出的空气流的高度方向的朝向进行调整的板状的吹出角度调整用翅片；

在所述吹出口从装置中心呈放射状地延伸且在高度方向上相互平行的板状的放射状空气吹出用翅片；

对所述风扇进行驱动控制，将所述净化室内不足的流量从所述底板下室向所述净化室内供给的控制装置。

如以上所述，根据本发明的净化室的逆流防止装置，通过从底板下室向净化室内供给而能够弥补净化室内不足的流量，不会发生来自底板下室的逆流，能够进行减少了循环次数的节省的净化设计。

附图说明

根据关于附图的优选实施方式所关联的如下的记述明确可知本发明的上述和其他的目的、特征。在该附图中，

图1A是本发明的实施方式的净化室的逆流防止装置的简要纵向剖视图，

图1B是本发明的实施方式的净化室内的空气流动图，

图2A是表示来自本发明的实施方式的净化室的逆流防止装置的吹出口的空气的吹出方式的俯视图，

图2B是表示来自本发明的实施方式的净化室的逆流防止装置的吹出口的空气的吹出方式的纵向剖视图，

图3是本发明的实施方式的实施例1的净化室的设有逆流防止装置的解析模型图，

图4是以曲线图形式表示本发明的实施方式的净化室的逆流防止装置的装置吹出流量与逆流面积的关系的解析结果的图，

图5A是以曲线图形式表示本发明的实施方式的净化室的逆流防止装置中的流量最小时的装置吹出角度与逆流面积的关系的解析结果的图，

图5B是以曲线图形式表示本发明的实施方式的净化室的逆流防止装置中的流量最大时的装置吹出角度与逆流面积的关系的解析结果的图，

图6是表示日本特开2004-218919号公报的以往的净化室的简要剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1A是表示本发明的一实施方式的净化室的逆流防止装置10的简要结构图的俯视图。在该净化室62中，使从顶部面吹出的洁净空气朝向由通气性的筛板61分隔的底板下室63，而使气流以下降流流动。

该净化室的逆流防止装置10包括：逆流防止装置10的框体11；在净化室62的比筛板61靠上部的位置的框体11的侧面设置的吹出口12；离开吹出口12，在比筛板61靠下部的位置且框体11内设置的FFU(风扇过滤器单元)13；在框体11的底面且FFU的下方配置的吸入口14。

逆流防止装置10的吹出口12优选是距筛板61的底板面不太高的部位。在吹出口12的位置比筛板61的底板面高时，在净化室62内，距逆流的筛板61的底板面变远，因此吹出的空气发生扩散，后述的逆流防止效果变弱。作为一例，如图1A所示，在距筛板61的底板面为规定尺寸的高度之间且在框体11的侧面配置有吹出口12。

需要说明的是，作为逆流防止装置10的另一结构，当在吹出口12设有过滤器时，FFU13的结构也可以是无过滤器的仅为风扇(鼓风机)的结构。而且，通过在吹出口12设置FFU，逆流防止装置10也可以是在框体11的下方不配置FFU13而仅为吸入口14的结构。

FFU13的过滤器根据净化室62中需要的洁净度而采用最佳的过滤器。而且，风扇选定并采用能够满足需要的吹出量的风扇。

吹出口12优选使从吹出口12吹出的空气成为水平方向或斜向下那样的结构。在从吹出口12向上或斜向上吹出空气时，产生卷入了周围的空气的上升气流，伴随于此，底板下室63的空气也可能被卷起。因此，可能会从净化室62的底板下室63引起逆流。

从在逆流防止装置10的下部(底部)设置的吸入口14吸入底板下室63的空气。该空气由FFU13提升至净化室62内所需的洁净度。该空气在到达吹出口12之前，由FFU13的风扇传送至逆流防止装置10内的上部，从高度位于比净化室62的筛板61靠上部的吹出口12向净化室62内吹出，对净化室62内的不足的空气进行补充。

作为FFU13的风扇的动作方法，仅在从净化室62的底板下室63发生了逆流时进行动作，在没有发生逆流时，使风扇的动作停止，由此，能够形成为实现逆流防止装置10自身的节能的动作方法。为了实现该动作，设置差压计16，该差压计16检测以筛板61为边界的上下空间的差压，将差压计16的检测值向控制装置90输入，在控制装置90中，基于差压计16的检测值，对FFU13的风扇进行启动/停止控制，由此能够实现该动作。作为一例，考虑进行如下的控制：在利用控制装置90判定为差压计16的检测值超过阈值时，为了避免发生逆流而使FFU13的风扇启动，在利用控制装置90判定为差压计16的检测值为阈值以下时，为了避免发生逆流而使FFU13的风扇停止。

另外，发生逆流的主要原因由于是净化室62内的设备65进行排气，因此，也可以将设备65的运转状况的信息向控制装置90输入，根据设备65的运转状况，在控制装置90的控制下，对FFU13的风扇进行启动/停止控制。

使用图2A和图2B，说明逆流防止装置10的吹出口12的结构和吹出方法。

如图2A和图2B所示，吹出口12在逆流防止装置10的侧面上，设置在比筛板61靠上的部分。吹出口12的高度方向的长度到达比逆流防止装置10的上表面低的位置为止。需要说明的是，吹出口12的最上部的位置优选距筛板61为2m以下。在来自逆流防止装置10的吹出口12的吹出相对于筛板61过高时，从吹出口12吹出的空气在到达筛板61之前发生扩散，因此防止逆流的效果减弱。因此，为了防止逆流，而需要更多的吹出流量。

如图2A和图2B所示，放射状空气吹出用翅片18呈放射状地设置在吹出口12。在逆流防止装置10为圆柱形时，吹出口12及放射状空气吹出用翅片18从逆流防止装置10的表面设置在从该圆柱形的轴中心呈放射状延伸的直线A、B的范围内，且是在高度方向上相互平行的平板。通过如此设置放射状空气吹出用翅片18，且在控制装置90的控制下驱动放射状空气吹出用翅片18，由此，从吹出口12朝着由逆流防止装置10的中心散开的放射状的方向吹出空气。参照符号103是表示来自吹出口12的宽度方向的吹出朝向的流线。

另外，如图2A所示，逆流防止装置10的中心为O，从装置中心O发生了逆流15时，将装置中心O和该逆流15的范围的左端连结的直线为A。将装置中心O和逆流15的范围的右端连结的直线为B。并且，∠AOB的二等分线为C。此时，∠AOC＝∠BOC＝θ。吹出口12在逆流防止装置10的表面上设置在直线A与直线B的范围内。

由于成为此种结构，因此，根据角度θ来决定吹出口12的宽度。

另外，在吹出口12同样地设置有调整高度方向的吹出角度的板状的吹出角度调整用翅片19。

该吹出角度调整用翅片19的角度仅能够从水平方向调整成向下方向。这是因为，在从吹出口12吹出的空气为向上时，会产生将周围的空气卷入的上升气流，从而引起来自底板下室63的逆流。通过此种结构，在吹出角度调整用翅片的作用下，空气从吹出口12朝向比水平方向向下的角度吹出。参照符号102是表示来自吹出口12的高度方向的吹出朝向的流线。

净化室62内的不足流量与发生逆流的流量相等，因此根据从净化室62的筛板61发生逆流的流量，利用在控制装置90内与控制主体部90a分开设置的运算部90b算出净化室62内的不足流量。来自差压计16等的检测信息及来自设备65的信息等向控制主体部90a输入。来自差压计16等的检测信息从控制主体部90a向运算部90b输入时，运算部90b进行规定的运算。基于运算部90b中的运算结果，控制主体部90a对风扇13进行驱动控制。

将发生逆流15的面积设为A(m²)，将根据流速计或差压计16的检测信息求出的发生逆流的各部位的流速设为Vi(m/s)，将发生逆流的流量设为Q。这样，使用

【数学式1】

Q＝A×∫Vi dxdy    .......(1)

的数学式，利用运算部90b能够算出发生逆流的流量Q。在此，x、y是图2A的平面中的正交坐标的x坐标和y坐标。

该算出值是净化室62内不足的真正的不足流量。

发生逆流的面积或其流速或筛板61的上下的差压可以通过利用1或多个流速计或差压计16测定各部位来把握。

控制成适当量求出来自逆流防止装置10的吹出口12的吹出流量Qout。在吹出流量Qout相对于净化室62内不足的流量过少时，无法解决本来的课题即逆流防止，从而无法完全抑制来自底板下室63的逆流15。而且，在吹出流量Qout相对于适当量过多时，如图1B的箭头101所示，剩余的空气流入净化室62的底板下室63后，在净化室62的底板下室63内进行循环，在此过程中，产生了发生逆流15的部位。这是因为，剩余的空气流入净化室62的底板下室63，由此在净化室62的底板下室63中流动有比通常多的流量，其结果是，产生底板下室63内的压力与净化室62内的室压的压力平衡被破坏的部位，从而从底板下室63发生逆流15。

此时，吹出流量Qout的适当量优选保持

【数学式2】

1.20×Q≤Qout≤3.47×Q  ……(2)

的关系。

在图3的结构中，使用热流体解析软件(Cradle社制的stream)对设置在净化室62内的逆流防止装置10的吹出流量Qout的最佳值与在净化室62内从底板61发生逆流的面积的关系进行热流体解析，根据其结果来得到该关系式。

在图3中，在发生7.49m³/min的逆流15的净化室62内设置逆流防止装置10，对来自逆流防止装置10的吹出流量Qout的最佳流量进行了热流体解析的结果如图4所示。在图4中，纵轴表示发生逆流15的面积(m²)，横轴表示来自逆流防止装置10的吹出流量(m³/min)。

解析的结果是通过将吹出流量形成为9m³/min以上，能够防止来自筛板61下的逆流15。相反地，在吹出流量为26m³/min以上时，从底板下室63新产生逆流15。即，可知本来相对于逆流的流量(7.49m³/min)，需要为1.20倍以上且3.47倍以下的流量。其结果是，能得到上述(2)式。

使用图2A，说明来自逆流防止装置10的吹出口12的吹出的宽度方向。

另外，如图2A所示，如上所述，将来自装置中心O的逆流15的范围的二分之一的角度设为θ，将实际来自吹出口12的吹出角度设为θ’。在相对于发生逆流的范围(逆流15的范围)仅以狭窄的面积吹出时，θ’＜θ。而且，在相对于发生逆流的范围(逆流15的范围)以大面积吹出时，θ’＞θ。

根据此种结构，成为按照角度θ’来决定吹出口12的吹出宽度和能够覆盖逆流15的范围(逆流15的范围)的结构。由此，在角度为θ’＝θ时，从逆流防止装置10的吹出口12吹出的空气的宽度正好与发生逆流的范围(逆流15的范围)一致。

另外，由于采用此种结构，与将逆流防止装置10相对于逆流15设置在近距离的情况和设置在远距离的情况相比可知，相对于逆流15在近距离的场所设置逆流防止装置10时的角度θ增大，因此吹出口12的吹出宽度增大。然而，相对于逆流15在近的场所设置逆流防止装置10的情况和在远的场所设置逆流防止装置10的情况下，逆流防止装置10的吹出流量相同，因此在近的场所设置逆流防止装置10的情况必然会使流速变慢(这是因为，吹出流速为V，吹出面积为D时，吹出流速V由V＝Q/D的关系式定义，Q恒定，因此流速V成为与吹出面积D反比例的关系)。

在来自逆流防止装置10的吹出口12的吹出宽度中求出最佳宽度。该吹出宽度如上所述可以由角度θ’定义。由此，最佳的吹出角度根据θ与θ’的关系式θ’/θ优选保持

【数学式3】

0.9≤(θ’/θ)≤1.2  ……(3)

的关系。

利用热流体解析软件(cradle社制stream)对来自逆流防止装置10的吹出口12的吹出角度θ’与发生逆流的面积的关系进行热流体解析，根据其结果来得到该关系式。在本次的解析模型中，实施方式中定义的θ值成为θ＝33°。

在此，根据上述的适当的吹出量的结果，分别利用来自逆流防止装置10的吹出口12的流量最少的模型1(吹出流量：9m³/min)和来自吹出口12的流量最多的模型2(吹出流量：26m³/min)，进行了热流体解析。图5A和图5B分别表示其解析结果。纵轴为发生逆流的面积(m²)，横轴使用量纲为1的值作为θ’/θ。

解析的结果是，在吹出流量为9m³/min的最小流量的模型1时，可知若θ’/θ的值为0.9以上且1.2以下，则能够防止逆流。

另外，在吹出流量为26m³/min的最大流量的模型2时，可知若θ’/θ的值为0.7以上且1.6以下，则能够防止逆流。吹出流量越多，越容易抑制逆流的发生，因此成为此种解析结果。

根据本次的结果可知，来自逆流防止装置10的吹出口12的吹出角度的最佳值在本次中的条件最严格，需要满足

【数学式4】

0.9≤(θ’/θ)≤1.2  ……(4)

的范围。

如上所述，逆流防止装置10的吹出流量通过测定各部位的面积、流速或筛板61的上下的差压而能够把握。可是，根据净化室62内的环境变化或生产状况，吹出流量可能每时每刻发生变化。因此，在发生逆流15的范围内，设置多个测定流速或筛板61的上下的差压的传感器(流速计或差压计)16。并且，根据显示了逆流15的传感器(流速计或差压计)16的范围来算出发生逆流的面积，而且根据由各传感器测定的流速或利用运算部90b由差压算出的流速，而利用运算部90b算出发生逆流的流量。并且，基于该逆流的流量，利用控制装置90来控制逆流防止装置10的FFU13的流量。通过设置此种机构，能够应对每时每刻发生变化的逆流面积或逆流的流速。

如以上所述，根据实施方式的净化室62，通过从底板下室63直接向净化室62内空气不足的区域供给其不足流量，而能够进一步削减净化室顶部的FFU17，与以往相比进一步实现节能的净化室62，由此能够得到本发明的效果。

需要说明的是，通过将上述各种实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当组合，而能够起到各自具有的效果。

根据本发明的净化室的逆流防止装置，由于能够防止污染空气从底板下室向净化室室内的逆流，因此，不仅在通过削减净化室的FFU等而使循环次数减少从而实现节能的净化室中有用，而且在伴随较多的装置排气的一般的净化室的设计的用途中也有用。

本发明参照附图并与优选的实施方式相关联而充分地进行了记载，但对于本领域技术人员而言，显然能进行各种变形或修正。此种变形或修正只要不脱离权利要求书所限定的本发明的范围，就应认为包含于其中。

Claims (9)

1.一种净化室的逆流防止装置，在该净化室中，使从顶部面吹出的洁净空气朝向由通气性的底板分隔的底板下室，从而使气流以下降流进行流动，

所述净化室的逆流防止装置具备：

对所述净化室的所述底板下室的空气进行吸引的吸引口；

向所述净化室内吹出所述空气的吹出口；

从所述吸引口吸引所述底板下室的所述空气并将其从所述吹出口向所述净化室内吹出的风扇；

对从所述吹出口吹出的空气流的高度方向的朝向进行调整的板状的吹出角度调整用翅片；

在所述吹出口从装置中心呈放射状地延伸且在高度方向上相互平行的板状的放射状空气吹出用翅片；

对所述风扇进行驱动控制，将所述净化室内不足的流量从所述底板下室向所述净化室内供给的控制装置。

2.根据权利要求1所述的净化室的逆流防止装置，其中，

利用所述风扇进行流量调整，以使来自所述吹出口的吹出流量Qout相对于从所述底板向所述净化室内逆流的流量Q满足

1.20×Q≤Qout≤3.47×Q

的关系。

3.根据权利要求1或2所述的净化室的逆流防止装置，其中，

所述吹出角度调整用翅片的角度被调整为使所述空气流从水平方向朝下方吹出的方向。

4.根据权利要求1或2所述的净化室的逆流防止装置，其中，

在将装置中心设为O，将连结所述装置中心O和逆流的范围的左端而成的直线设为A，将连结所述装置中心O和所述逆流的范围的右端而成的直线设为B，将∠AOB的二等分线设为C，将∠AOC和∠BOC设为∠AOC＝∠BOC＝θ，且将实际从所述吹出口吹出的角度设为θ’时，满足

0.9≤(θ’/θ)≤1.2

的关系。

5.根据权利要求3所述的净化室的逆流防止装置，其中，

在将装置中心设为O，将连结所述装置中心O和逆流的范围的左端而成的直线设为A，将连结所述装置中心O和所述逆流的范围的右端而成的直线设为B，将∠AOB的二等分线设为C，将∠AOC和∠BOC设为∠AOC＝∠BOC＝θ，且将实际从所述吹出口吹出的角度设为θ’时，满足

0.9≤(θ’/θ)≤1.2

的关系。

6.根据权利要求1或2所述的净化室的逆流防止装置，其中，

还具备检测以所述底板为边界的上下空间的差压的差压计，

基于由所述差压计检测到的所述差压，利用所述控制装置对所述风扇进行驱动控制，将所述净化室内不足的流量从所述底板下室向所述净化室内供给。

7.根据权利要求3所述的净化室的逆流防止装置，其中，

还具备检测以所述底板为边界的上下空间的差压的差压计，

基于由所述差压计检测到的所述差压，利用所述控制装置对所述风扇进行驱动控制，将所述净化室内不足的流量从所述底板下室向所述净化室内供给。

8.根据权利要求4所述的净化室的逆流防止装置，其中，

还具备检测以所述底板为边界的上下空间的差压的差压计，

基于由所述差压计检测到的所述差压，利用所述控制装置对所述风扇进行驱动控制，将所述净化室内不足的流量从所述底板下室向所述净化室内供给。

9.根据权利要求5所述的净化室的逆流防止装置，其中，

还具备检测以所述底板为边界的上下空间的差压的差压计，

基于由所述差压计检测到的所述差压，利用所述控制装置对所述风扇进行驱动控制，将所述净化室内不足的流量从所述底板下室向所述净化室内供给。

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