JP2001091005A - クリーンルーム設備 - Google Patents

クリーンルーム設備

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JP2001091005A JP26746199A JP26746199A JP2001091005A JP 2001091005 A JP2001091005 A JP 2001091005A JP 26746199 A JP26746199 A JP 26746199A JP 26746199 A JP26746199 A JP 26746199A JP 2001091005 A JP2001091005 A JP 2001091005A
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浩二 加藤
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晃 田中
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稔 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】作業領域における清浄度を省エネルギ且つ低コ
ストで向上させることができるクリーンルーム設備を提
供する。 【解決手段】クリーンルーム設備10は、室12の内部
に空気調和機14が設置され、この空気調和機14の内
部にエアフィルタ22が配設されている。また、空気調
和機14は、清浄エアの吹出口18が天井面12C近傍
に形成され、天井面12Cに沿って清浄エアを吹き出
す。一方、気流制御板26A〜26Cは、清浄エアの吹
出方向の天井面12Cに並設されており、吹出口18か
ら吹き出された清浄エアを下方に方向転換させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造や食品
・薬品工場などにおけるクリーンルーム設備に係り、特
に省エネルギでかつ低コスト化が要求されるクリーンル
ーム設備に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の高集積化、微細化に伴い、
クリーンルーム設備の室内に要求される清浄度が年々厳
しくなってきている一方で、省エネルギや低コスト化を
図ったクリーンルーム設備の建設が要望されている。ク
リーンルーム設備は、室内に要求される清浄度によって
除塵システムが異なるが、基本的には、清浄エアの吹き
出し気流方向と循環風量を可変することで対応してい
る。例えば、液晶装置、精密機械工業、薬品、食品工場
等に適用されるクラス100から10000程度の比較
的低清浄度のクリーンルーム設備では、室内に空気調和
機が設置され、この空気調和機が天井面に配設された除
塵装置にダクトを介して連結される。そして、前記空気
調和機によって調温調湿されたエアが前記除塵装置に送
気されると、該除塵装置によってエアに浮遊する微粒子
が高効率で除去され、その清浄エアが室内に吹き出され
る。ここで、前記除塵装置としては、HEPAフィルタ
やULPAフィルタなどの高性能エアフィルタが主に適
用され、室内と空気調和機とを循環するエアがこの除塵
装置を通過することによって、室内の塵埃濃度が希釈さ
れ、室内を所定の清浄度に保つことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のクリーンルーム設備は、空気調和機と除塵装置を連
結するダクトや、天井面に設置する除塵装置が大量に必
要となり、クリーンルーム設備のイニシャルコストが高
くなるという欠点がある。また、除塵装置を天井面に設
置するための天井パネルも必要となるため、その工事費
用も発生し、コストパフォーマンスが良いとは言えな
い。
【0004】一方、これらの欠点を解消するクリーンル
ーム設備として、図13に示すようなクリーンルーム設
備1が考えられている。このクリーンルーム設備1は、
室2内に設置した空気調和機3の内部に、除塵装置4が
設けられている。したがって、空気調和機3は、天井面
5の近傍の吹出口6から、前記除塵装置4によって除塵
した清浄エアを吹き出すことができる。このクリーンル
ーム設備1によれば、空気調和機3と除塵装置4を連結
するダクトや、除塵装置4を設置するための天井パネル
が不要となり、イニシャルコストを低減させることがで
きる。しかし、このクリーンルーム設備1によって得ら
れる室2内の清浄度の性能は明らかではない。
【0005】そこで、本発明の発明者が、前記クリーン
ルーム設備1によって得られる室2内の塵埃分布を調べ
たところ、天井面5に近いほど清浄度が高く、床面7に
近いほど清浄度が低いことが明らかになった。即ち、空
気調和機3から吹き出された清浄エアは、室2の天井面
5の近傍に滞留し、最終的に清浄度が要求される作業領
域高さ(一般には床上1000mm程度)には十分な風
量が到達しない。この欠点を改善するためには、空気調
和機3から吹き出される清浄エアの風量を増加させて循
環風量を確保すれば良いが、この場合、空気調和機3の
内部の送風機を大型化しなくてはならないので、イニシ
ャルコストが増加したり、送風運転のための動力コスト
が大幅アップするという問題が発生する。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、作業領域における清浄度を省エネルギ且つ低コ
ストで向上させることができるクリーンルーム設備を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は前
記目的を達成するために、除塵手段を有するとともに、
該除塵手段によって除塵された清浄エアをクリーンルー
ム設備の室内の側方から該室の天井面に沿って吹き出す
空気調和機と、前記室の天井面近傍に設置され、前記空
気調和機から吹き出された清浄エアの気流方向を制御す
る気流方向制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0008】請求項1記載の発明によれば、前記空気調
和機から吹き出された清浄エアを、前記気流方向制御手
段によって方向転換させて、室内の作業領域に向けるこ
とができるので、前記清浄エアの吹出風量を大幅に増加
させなくても、清浄エアを作業領域に到達させることが
できる。したがって、本発明によれば、前記作業領域の
清浄度を省エネルギ且つ低コストで向上させることがで
きる。
【0009】請求項5記載の発明は前記目的を達成する
ために、除塵手段を有するとともに、該除塵手段によっ
て除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内の側
方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機と、前
記室の天井面近傍で、前記空気調和機から吹き出される
清浄エアの吹出方向に設置され、前記空気調和機から吹
き出されるエアが衝突することによって前記清浄エアの
気流の向きを変える1個以上の気流制御板と、前記空気
調和機から吹き出されるエアの風量を調節し、前記気流
制御板に衝突するエアの風量を制御する風量調節手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0010】請求項5記載の発明によれば、前記風量調
節手段が前記空気調和機から吹き出されるエアの風量を
調節することによって、前記気流制御板に衝突するエア
の風量が制御される。したがって、気流制御板に衝突す
るエアの風量を調節して、室内に形成される気流の分布
を制御することができる。これによって、室内の所定の
領域を浄化することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係るクリーンルーム設備の好ましい実施の形態について
詳説する。
【0012】図1及び図2は、第1の実施の形態のクリ
ーンルーム設備10の概略構造を示す縦断面図、及び平
面断面図である。
【0013】同図に示すように、クリーンルーム設備1
0の室12の内部には、中央部に装置類11、11が設
置されるとともに、側壁12A、12Aに沿って空気調
和機14、14が配置されている。空気調和機14は、
エアの吸引口16とエアの吹出口18を有するととも
に、内部にファン20、エアフィルタ(除塵手段に相
当)22、及び温湿度調節装置(図示せず)を備えてい
る。したがって、ファン20を駆動すると、吸引口16
からエアが空気調和機14内に吸引され、吸引されたエ
アが温湿度調節装置で調温調湿度され、エアフィルタ2
2で除塵された後、清浄エアとして吹出口18から室1
2内に吹き出される。なお、前記エアフィルタ22は、
HEPAフィルタやULPAフィルタなどが用いられ
る。
【0014】また、前記空気調和機14の吸引口16
は、床面12Bの近傍に形成され、前記吹出口18は、
天井面12Cの近傍に形成されている。したがって、空
気調和機14は、清浄エアを、吹出口18から天井面に
沿って吹き出す。これにより、吹き出された清浄エア
は、気流が壁面に沿いやすいというコアンダ効果によっ
て、吹出口18からより遠くまで到達することができ
る。
【0015】前記室12の天井面12Cには、空気調和
機14のエアの吹出方向に、1個以上の気流制御板26
A、26B、26Cが設置されている。気流制御板26
A〜26Cは、湾曲されて形成されており、空気調和機
14の吹出口18から吹き出された清浄エアを下方に向
けて方向転換させるようになっている。
【0016】気流制御板26A〜26Cの高さHは、空
気調和機14から離れるに連れて大きくなるように設定
される。即ち、気流制御板26A、26B、26Cの順
に高さHが大きくなっている。したがって、空気調和機
14から吹き出されたエアは、空気調和機14に近い気
流制御板26Aだけでなく、空気調和機14から離れた
気流制御板26B、26Cにも衝突しやすくなる。これ
により、全ての気流制御板26A〜26Cに清浄エアが
衝突し、全ての気流制御板26A〜26Cにおいて清浄
エアの方向を下方に転換させることができる。
【0017】また、気流制御板26A〜26Cの幅W
は、図2に示すように、空気調和機14の吹出口18の
幅よりも広く形成され、好ましくは吹出口18の幅の2
倍以上に形成される。これにより、空気調和機14から
吹き出されたエアは、気流制御板26A〜26Cに確実
に衝突する。
【0018】次に上記の如く構成されたクリーンルーム
設備10の作用について図1に基づいて説明する。
【0019】前記空気調和機14は、ファン20を駆動
することによって、吸引口16からエアを吸い込み、吸
い込んだエアを温湿度調節及び除塵した後、吹出口18
から清浄エアとして吹き出す。吹き出された清浄エア
は、天井面12Cに沿って気流を形成し、天井面12C
に設置した気流制御板26A〜26Cに衝突する。この
とき、気流制御板26A〜26Cの高さHが、空気調和
機14から離れるに連れて大きく形成されているので、
前記清浄エアは、全ての気流制御板26A〜26Cに衝
突する。気流制御板26A〜26Cに衝突した清浄エア
は、下方に向けて方向転換され、下降流を形成する。こ
れによって、室12の内部全体に清浄エアの下降流が形
成され、室12の中央部の作業領域にも清浄エアが到達
する。
【0020】このように、第1の実施の形態のクリーン
ルーム設備10によれば、空気調和機14から室12の
天井面12Cに沿って清浄エアを吹き出すとともに、こ
の清浄エアを天井面12Cに設置した気流制御板26A
〜26Cによって下方に方向転換させたので、空気調和
機14から吹き出す清浄エアの風量を大幅に増加させな
くても、室12の中央部の作業領域に清浄エアを到達さ
せることができる。これにより、コストを増やすことな
く、前記作業領域の清浄度を向上させることができる。
【0021】また、クリーンルーム設備10によれば、
エアフィルタ22を空気調和機14の内部に配設したの
で、空気調和機14とエアフィルタ22を連結するダク
トが不要になり、クリーンルーム設備10のイニシャル
コストを低減させることができる。
【0022】さらに、クリーンルーム設備10によれ
ば、天井面12Cに沿って清浄エアを吹き出し、この清
浄エアを下方に方向転換させるので、図1に示したよう
に、室12の内部に装置類11、11等の障害物が設置
されている場合にも、室12内全体に清浄エアを供給す
ることができる。
【0023】なお、気流制御板26A〜26Cの数や形
状は、上述した第1の実施の形態に限られるものではな
く、空気調和機14から吹き出された清浄エアの方向を
下方に向けるものであればよい。例えば、図3に示す気
流制御板28A〜28Cは平板によって形成され、下端
が空気調和機14と反対側に傾くようにして設置され
る。この場合も、気流制御板28A〜28Cによって室
12内に下降流が形成され、上述した実施の形態と同様
の効果を得ることができる。
【0024】次に第2の実施の形態のクリーンルーム設
備30について説明する。
【0025】図4に示すクリーンルーム設備30は、室
12の天井面12Cに可動型の気流制御板32A〜32
Cが設置されている。この気流制御板32A〜32C
は、空気調和機14の吹出口18から吹き出された清浄
エアが衝突すると、その清浄エアの風速に応じて図中2
点鎖線で示すように、後方に傾くようになっている。ま
た、気流制御板32A〜32Cは、第1の実施の形態と
同様に、空気調和機14側から順に高さHが大きくなる
ように形成されるとともに、幅Wが吹出口18の幅より
も広く形成されている。
【0026】空気調和機14のファン20には、該ファ
ン20の回転数を制御する風量調節回路34が接続さ
れ、この風量調節回路34によってファン20の回転数
が制御されて、吹出口18から吹き出される清浄エアの
風量が調節される。なお、図1で示した第1の実施の形
態と同一若しくは類似の部材については、同一の符号を
付してその説明を省略する。
【0027】上記の如く構成された第2の実施の形態の
クリーンルーム設備30は、風量調節回路34がファン
20の回転数を制御することによって、空気調和機14
から吹き出す清浄エアの風量を、大、中、小の3段階に
調節する。
【0028】まず、吹出風量を小に調節した場合、清浄
エアは、比較的低風速で吹き出される。この低風速の清
浄エアは、到達距離が短いので、図5(A)に示すよう
に、1番目の気流制御板32Aに衝突し、この気流制御
板32Aの下方において下降流を集中的に形成する。こ
れにより、気流制御板32Aの下方領域が集中して浄化
される。
【0029】また、吹出風量を中に調節した場合、清浄
エアは、吹出風量を小に調節した場合よりも、少し速い
風速で吹き出される。この清浄エアは、図5(B)に示
すように、2番目の気流制御板32Bまで到達し、この
気流制御板32Bに衝突して下降流を形成する。このと
き、1番目の気流制御板32Aには比較的速い速度の清
浄エアが衝突するので、気流制御板32Aは後方に傾け
られる。したがって、1番目の気流制御板32Aの下方
では下降流があまり発生せず、2番目の気流制御板32
Bの下方において下降流が集中して形成され、気流制御
板32Bの下方領域が集中して浄化される。
【0030】また、吹出風量を大に調節した場合、清浄
エアは、吹出風量を中に調節した場合よりも、少し速い
風速で吹き出される。この清浄エアは、図5(C)に示
すように、3番目の気流制御板32Cまで到達し、この
気流制御板32Cに衝突して下降流を形成する。このと
き、1番目の気流制御板32Aと、2番目の気流制御板
32Bには、比較的速い速度のエアが衝突するので、気
流制御板32A、32Bは後方に傾けられる。したがっ
て、気流制御板32A、32Bの下方では下降流があま
り発生せず、3番目の気流制御板32Cの下方において
集中して下降流が形成される。これにより、気流制御板
32Cの下方領域が集中して浄化される。
【0031】このように、吹出風量を小にすると第1の
気流制御板32Aの下方領域が集中的に浄化され、吹出
風量を中にすると第2の気流制御板32Bの下方領域が
集中的に浄化され、吹出風量を大にすると第3の気流制
御板32Cの下方領域が集中的に浄化される。したがっ
て、図6に示すように、風量調節回路34が清浄エアの
吹出風量を小→中→大→中→小と変化させ、これを繰り
返すことによって、集中的に浄化される領域が順次変化
し、室12の内部全体が均等に浄化される。
【0032】このように、第2の実施の形態のクリーン
ルーム設備30によれば、衝突するエアの風速によって
可動型の気流制御板32A〜32Cがその姿勢を変える
ので、室12内の所定の領域を集中して浄化することが
できる。したがって、風量調節回路34が空気調和機1
4から吹き出すエアの風量を順次変化させると、各気流
制御板32A〜32Cに衝突するエアの風速が変化する
ので、集中的に浄化される領域を順次変えることができ
る。これにより、室12の内部に塵埃の滞留域が形成さ
れなくなり、室12内全体を均等に浄化することができ
る。
【0033】また、クリーンルーム設備30は、第1の
実施の形態のクリーンルーム設備10と同様に、気流制
御板32A〜32Cによって清浄エアを下方に方向転換
する構造なので、空気調和機14から吹き出すエアの風
量を大幅に増加させなくても室12内全体を浄化するこ
とができ、クリーンルーム設備30のコストを削減する
ことができる。また、クリーンルーム設備30は、空気
調和機14とエアフィルタ22とを連結するダクトが不
要になるので、クリーンルーム設備30のイニシャルコ
ストを削減することができる。
【0034】なお、上述した第2の実施の形態では、風
量調節回路34が空気調和機14から吹き出すエアの風
量をステップ的に変化させたが、これに限られるもので
はない。例えば、図7に示すように、清浄エアの吹出風
量を正弦波的に変化させると、清浄エアの吹出風量がス
ムーズに変化するので、室12内に発生する清浄エアの
気流もスムーズに変化する。
【0035】また、可動型の気流制御板32A〜32C
は、空気調和機14から吹き出される清浄エアの風量に
応じて、その姿勢を変えるのであればよく、例えば、可
撓性を有する板材や布材によって気流制御板32A〜3
2Cを形成したり、天井面12Cに回動自在に支持され
た平板によって気流制御板32A〜32Cを形成しても
よい。
【0036】さらに、可動型の気流制御板32A〜32
Cの数は、複数に限られるものではなく、1つの気流制
御板であってもよい。この場合、気流制御板に衝突する
清浄エアの風速を制御することによって、衝突した際の
気流制御板の角度を調節し、これによって、気流制御板
が方向転換する気流方向を制御する。
【0037】また、上述した第1及び第2の実施の形態
において、気流制御板26A〜26C、32A〜32C
として、通気性を有する部材を用いてもよい。例えば、
図8に示す気流制御板40A〜40Cは、多孔板によっ
て構成されている。したがって、各気流制御板40A〜
40Cに到達した清浄エアの一部は、その気流制御板4
0A〜40Cを通過するので、空気調和機14から吹き
出された清浄エアの到達距離が長くなる。これにより、
空気調和機14の吹出風量を減少させることができる。
【0038】また、第1及び第2の実施の形態の気流制
御板26A〜26C、気流制御板32A〜32Cの設置
場所は、天井面12Cに限られるものではなく、空気調
和機14からのエアの吹出方向に配置されていればよ
い。したがって、図9に示すように、気流制御板42A
〜42Cを吊りボルト(図示せず)等で天井面12Cに
懸吊することによって、中空状に配置してもよい。これ
により、清浄エアが気流制御板42A〜42Cの上方に
も流れるので、室12内の上側領域に滞留域が形成され
なくなり、室12内全体の清浄度を向上させることがで
きる。
【0039】また、気流制御板26A〜26C、32A
〜32Cの平面形状は、上述した第1、第2の実施の形
態に限られるものではない。例えば、図10に示すよう
に、気流制御板44A〜44Cの平面形状をV字状に形
成すると、空気調和機14から吹き出された清浄エアが
両側壁12D、12Dの方向に広がるので、清浄エアを
室12内により均等に供給することができる。
【0040】さらに、図11に示す気流制御板46A〜
46Cは、空気調和機14から離れるに連れて幅Wが大
きく形成されている。これにより、後方の気流制御板4
6Cにも清浄エアが衝突し易くなるので、清浄エアを室
12内に均等に供給することができる。
【0041】なお、上述した実施の形態は、いずれも空
気調和機14、14を両側壁12A、12Aに配置した
例であるが、これに限定されるものではなく、図12に
示すように、片側の側壁12Aにのみ空気調和機14を
設置してもよい。この場合、前述したように、気流制御
板48A〜48Eを多孔板によって構成すると、吹き出
されたエアの到達距離が延びて、空気調和機14から離
れた気流制御板48D、48Eにも清浄エアが衝突す
る。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーン
ルーム設備によれば、空気調和機から吹き出された清浄
エアを気流方向制御手段によって方向転換するので、前
記清浄エアの吹出風量を大幅に増加させなくても、清浄
エアを室内の作業領域に到達させることができる。した
がって、本発明によれば、前記作業領域の清浄度を省エ
ネルギ且つ低コストで向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態のクリーンルーム設備の概略
構造を示す縦断面図
【図2】図1に示したクリーンルーム設備の平面断面図
【図3】図1と別形状の気流制御板を示す縦断面図
【図4】第2の実施の形態のクリーンルーム設備の概略
構造を示す縦断面図
【図5】図4に示したクリーンルーム設備の作用を示す
説明図
【図6】図4の風量調節回路による制御例を示す説明図
【図7】図6と異なる制御例を示す説明図
【図8】通気性を有する気流制御板が設置されたクリー
ンルーム設備の縦断面図
【図9】中空状に吊設された気流制御板が設置されたク
リーンルーム設備の縦断面図
【図10】図2と別形状の気流制御板を示す平面断面図
【図11】図2と別形状の気流制御板を示す平面断面図
【図12】空気調和機が室の片側にのみ設置された例を
示す縦断面図
【図13】従来のクリーンルーム設備を示す縦断面図
【符号の説明】 10…(第1の実施の形態の)クリーンルーム設備、1
2…室、14…空気調和機、18…吹出口、20…ファ
ン、22…エアフィルタ、26A〜26C…気流制御
板、30…(第2の実施の形態の)クリーンルーム設
備、32A〜32C…可動型の気流制御板、34…風量
調節回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 晃 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 高橋 稔 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 渡辺 幸次 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 真木 愛一郎 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 佐々木 央 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 Fターム(参考) 3L058 BE02 BF06 BG01 BG03 3L081 BA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】除塵手段を有するとともに、該除塵手段に
    よって除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内
    の側方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機
    と、 前記室の天井面近傍に設置され、前記空気調和機から吹
    き出された清浄エアの気流方向を制御する気流方向制御
    手段と、 を備えたことを特徴とするクリーンルーム設備。
  2. 【請求項2】前記気流方向制御手段は、前記空気調和機
    から吹き出される清浄エアの吹出方向に設置された1個
    以上の気流制御板によって構成され、該気流制御板に前
    記清浄エアが衝突することによって前記清浄エアの気流
    の向きが下向きに変えられることを特徴とする請求項1
    記載のクリーンルーム設備。
  3. 【請求項3】前記気流制御板は、複数個設置されるとと
    もに、前記空気調和機から離れるに連れて高さ及び/又
    は幅が大きくなることを特徴とする請求項2記載のクリ
    ーンルーム設備。
  4. 【請求項4】前記気流制御板は、通気性を有する部材に
    よって形成されることを特徴とする請求項2又は3記載
    のクリーンルーム設備。
  5. 【請求項5】除塵手段を有するとともに、該除塵手段に
    よって除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内
    の側方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機
    と、 前記室の天井面近傍で、前記空気調和機から吹き出され
    る清浄エアの吹出方向に設置され、前記空気調和機から
    吹き出されるエアが衝突することによって前記清浄エア
    の気流の向きを変える1個以上の気流制御板と、 前記空気調和機から吹き出されるエアの風量を調節し、
    前記気流制御板に衝突するエアの風量を制御する風量調
    節手段と、 を備えたことを特徴とするクリーンルーム設備。
  6. 【請求項6】前記気流制御板は、衝突するエアの風速に
    よってその姿勢を変えることを特徴とする請求項5記載
    のクリーンルーム設備。
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