JP2003294284A - クリーンルームの空調設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリーンルームの空調において、無駄なエネ
ルギーを消費せず、コストの低減を図ることのできるク
リーンルームの空調設備および空調方法を提供する。 【解決手段】 クリーンルーム３に供給される空調空気
とクリーンルーム３から排気される還流空気とを二重ダ
クト２２が形成する二つの空気通流経路にそれぞれ通流
させることにより両者の間で熱交換を行い、前記還流空
気を空調手段７に還流させることにより空調手段７の熱
負荷を低減可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリーンルームの空
調設備に係り、精密機器などの製造分野で用いた場合に
好適なクリーンルームの空調設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、精密機器製造用のクリーンルー
ムなどでは、空気の清浄化と同時に、製品の製造に最適
な環境を保つために空調装置により温度・湿度が調節さ
れている。このようなクリーンルームにおける空調は通
常、以下のようにして行われている。

【０００３】図４に従来のクリーンルームの空調設備構
成の一例を示す。この精密機器製造用のクリーンルーム
では、低コスト化の観点から、床がグレーチングではな
く、べた床３Ａを有する建屋に、天井下部の空間である
天井チャンバ４に空気の清浄化を行うファンフィルタユ
ニット２を設置し、側壁１下部に吸込み口５を設けるこ
とによりクリーンルーム３を構成している。このような
構成において、天井チャンバ４の空気は、ファンフィル
タユニット２に取り込まれて塵埃が除去され、ファンフ
ィルタユニット２の下部から浄化空気として吹き出され
る。そして吹き出された浄化空気は、クリーンルーム３
内を床面に向かって通流し、側壁１下部に設けられた吸
込み口５から還流空気（ＲＡ）として側壁１と建屋の外
壁１６の間に形成されるリターンスペース６に流出す
る。流出した還流空気はリターンスペース６を抜けて天
井チャンバ４に戻り、再びファンフィルタユニット２に
取り込まれるローカルリターン方式により空気の清浄化
を行うのが一般的である。

【０００４】上記にように構成されたクリーンルーム３
における空調は以下のように行われる。すなわち、クリ
ーンルーム３の外部に設置された空調手段７により調温
・調湿された空気は、給気ダクト８を介して空調空気
（ＳＡ）として天井チャンバ４に送られる。天井チャン
バ４に架設された給気ダクト８から供給された空調空気
は、クリーンルーム３の下部からリターンスペース６を
経由して戻ってくる還流空気と混合され、ファンフィル
タユニット２に取り込まれてクリーンルーム３内に吹き
出される。クリーンルーム３内に吹き出された空気は、
クリーンルーム３下部の吸込み口５から流出し、リター
ンスペース６を通って天井チャンバ４に戻るとともに、
一部がクリーンルーム３の外壁１６の下部に設けられた
還気ダクト９を通って空調手段７に接続された外気（Ｏ
Ａ）を取り込む外気ダクト１５を通流する外気と合流
し、空調手段７へ取り込まれる。そして外気と混合され
た還流空気は、送風手段１４を介して調温・調湿され再
び給気ダクト８を通ってクリーンルーム３へ供給され
る。このような一連の空気循環をなすことによりクリー
ンルーム３の空調が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この空気循環過程にお
いて、空調手段７では以下のようにして調温・調湿が行
われている。まず外気と混合された還流空気は、除塵フ
ィルタ１０によって塵埃が除去される。次に冷却コイル
１１によって冷却され、除湿された後、必要に応じて加
湿手段１２により適切な湿度に調湿される。そして再熱
コイル１３で加熱され、所定の温度に調温される。

【０００６】このように、従来、空調手段７において
は、取り込んだ空気を除湿のために一度冷却し、再び加
熱するという工程を有していた。このため、エネルギー
の無駄が生じ、余分なコストが発生する結果となってい
た。本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされ
たもので、空調工程において、無駄なエネルギーを消費
せず、コストの低減を図ることのできるクリーンルーム
の空調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】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るクリーンルームの空調設備は、クリ
ーンルームへの空気供給口に接続される空調空気の給気
路と、当該給気路に温湿度を調整した空気を供給する空
調手段と、クリーンルームから排出される空気を前記空
調手段に戻す還気路とを有するとともに、前記給気路と
前記還気路とが相互に接する熱交換部を設け、空調空気
と還流空気との間で熱交換を可能とする構成とした。ま
た、前記熱交換部は、前記給気路及び還気路のうちのい
ずれか一方が他方を内包した二重ダクト構造とすること
が好ましい。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、クリーンルームに供給され
る空調空気と、クリーンルームから排気される還流空気
との間で熱交換がなされるため、この熱交換を利用して
空調空気の温度を上昇させるとともに、還流空気の温度
を降下させることが可能である。よって、空調手段にお
ける冷却と再熱負荷を低減することができる。また、熱
交換部として給気路及び還気路のいずれか一方が他方を
内包した二重ダクト構造を採用したので、専用の熱交換
器を必要とせず、空気の通流過程での能率のよい熱交換
が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るクリーンル
ームの空調設備の具体的実施形態を、図面を参照しつ
つ、詳細に説明する。図１に本実施形態に係るクリーン
ルームの空調設備の説明図を示す。なお、図４に示した
従来の実施形態と同一の構成には、同一番号を符してい
る。図１に示すように、クリーンルーム用空調設備２０
は、空調を行う空調手段７がクリーンルーム３の外部に
設置され、空調手段７とクリーンルーム３の間を空調空
気の給気路および還気路を形成する二重ダクト２２によ
り接続した構成となっている。

【００１０】クリーンルーム３は、べた床３Ａを有する
建屋の天井下部の空間である天井チャンバ４に空気の清
浄化を行うファンフィルタユニット２を設置し、側壁１
下部に吸込み口５を形成した構成となっている。このよ
うな構成において、天井チャンバ４の空気をファンフィ
ルタユニット２に取り込んで塵埃を除去し、ファンフィ
ルタユニット２の下部から浄化空気としてクリーンルー
ム３内に吹き出すようになっている。そして、吹き出さ
れた浄化空気は、クリーンルーム３内を下降して側壁１
下部に設けられた吸込み口５から還流空気（ＲＡ）とし
て流出し、側壁１と外壁１６との間に形成されるリター
ンスペース６へと抜けて天井チャンバ４に戻り、再びフ
ァンフィルタユニット２に取り込まれるローカルリター
ン方式により空気の清浄化を行っている。なお、クリー
ンルーム３の床面は、べた床でなくグレーチングとし、
グレーチングを通してクリーンルーム３内の浄化空気を
グレーチングを介して取り込み、還流空気を天井チャン
バ４に戻す構成としてもよい。

【００１１】空調手段７は、外気（ＯＡ）を取り込む外
気ダクト１５と、空調手段７に取り込んだ空気の塵埃を
除去する除塵フィルタ１０と、除塵された空気を冷却す
る冷却コイル１１と、冷却された空気に適当な湿度を加
える加湿手段１２と、加湿された空気を再度加熱して適
切な温度に調節する再熱コイル１３と、調節された空気
を空調空気（ＳＡ）として二重ダクト２２に送り出す送
風手段１４とから構成されている。これにより、空気の
除塵、冷却・除湿、加湿および加熱の各工程を経て調温
・調湿し、空調処理を行っている。

【００１２】二重ダクト２２は、内ダクト２４と、この
内ダクトを内包した外ダクトにより形成した二重ダクト
構造となっている。これにより、図２（ａ）および
（ｂ）の図１におけるＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断
面図に示されるように、内ダクト２４により形成される
内側中空部２８と、内ダクト２４と外ダクト２６の間に
形成される環状中空部３０が内ダクト２４の壁面を介し
て間接的に接触することにより熱交換部を有する二つの
空気の通流経路が形成された構成となっている。このよ
うな構成とすることにより、内ダクト２４の壁面を介し
て内側中空部２８と環状中空部３０を通流する空気の間
で熱交換が行われるようにしている。

【００１３】なお、二重ダクト２２に代わる熱交換部と
して、図３に断面図が示されるように、角ダクトの中央
に伝熱面３１を設けることにより内部を分割し、二つの
空気の通流経路が相互に接する構成としてもよい。

【００１４】上記のように構成された二重ダクト２２
は、一端が空調手段７に接続されるとともに、他端側が
クリーンルーム３の天井チャンバ４内に配置されてい
る。そして、内側中空部２８に空調手段７からの空調空
気を通流させるとともに、環状中空部３０にクリーンル
ーム３の還流空気を通流させて空調空気と還流空気が対
向して流れる通流経路が空調手段７とクリーンルーム３
間に形成されている。すなわち、二重ダクト２２の内ダ
クト２４が形成する内側中空部２８は、空調手段７が備
える送風手段１４と接続され、空調空気の給気路２５を
形成している。そして、二重ダクト２２の天井チャンバ
４架設部分の中央部には、図２（ａ）の図１におけるＡ
−Ａ線断面図に示されるように、内ダクト２４の壁面両
側面に開口部を設け、この開口部に外ダクト２６を貫通
するようにして設けられた筒状の通気部３２により空調
空気の吹出し口３４が形成されている。そしてこの空調
空気の吹出し口３４から、給気路２５を通流する空調空
気をクリーンルーム３内に送り込むようになっている。

【００１５】内ダクト２４と外ダクト２６の間に形成さ
れた環状中空部３０は、クリーンルーム３の還流空気を
空調手段７へ搬送する還気路２７を形成している。すな
わち、環状中空部３０を形成する外ダクト２６は、空調
手段７の近傍から内ダクト２４と分岐し、空調手段７に
接続された外気ダクト１５へと接続されている。二重ダ
クト２２の天井チャンバ４架設部分のリターンスペース
６に近い壁際の外ダクト２６の壁面には、図２（ｂ）の
図１におけるＢ−Ｂ線断面図に示されるように、開口部
が設けられて還流空気の吸込み口３６が形成されてお
り、環状中空部３０と天井チャンバ４とを連通してい
る。リターンスペース６を通って戻ってくる還流空気
は、この吸込み口３６から環状中空部３０に流入し、還
気流路２７を通流して空調手段７側へ送られる。そし
て、通流してきた還流空気は、外気ダクト１５が取り込
む外気と混合され、空調手段７に送られるようになって
いる。

【００１６】なお、二重ダクト２２内において、環状中
空部３０に空調空気を通流させて給気路とし、内側中空
部２８に還流空気を通流させて還気路とする構成として
もよい。

【００１７】上記のように構成された本実施形態に係る
クリーンルームの空調設備の動作について説明する。ま
ず、空調手段７の外気取込ダクト１５から外気が取り込
まれるとともに、還気路２７を通してクリーンルーム３
から送られてきた還流空気と混合され、空調手段７へ送
られる。空調手段７では、最初に除塵フィルタ１０を介
して塵埃が除去される。空調手段７での調温・調湿の態
様は外気条件などによって変化する。すなわち、夏期の
ように混合した外気の湿度が高い場合には、冷却コイル
１１によって温度を約１１℃にまで冷却すると、除湿が
同時進行し、湿度１００％の飽和状態となる。したがっ
て、次の加湿手段１２では加湿を行わない。また、冬期
のように混合した外気の湿度が低いときは、冷却コイル
１１によって冷却した後、次の加湿手段１２では必要に
応じて加湿する。調温・調湿がなされた空気は、送風手
段１４から内ダクト２４が形成する内側中空部２８へ空
調空気として送られ、給気路２５を通流して二重ダクト
２２の天井チャンバ４架設部分へと搬送される。

【００１８】この時、空調空気が通流する給気路２５と
内ダクト２４と間接的に接触状態を有する還気路２７に
は、クリーンルーム３からの約２５℃の還流空気が通流
している。二重ダクト２２を空調空気および還流空気が
流通する過程において、両者の間では内ダクト２４の壁
面を介して熱交換が行われる。すなわち、還流空気より
温度の低い空調空気は、還流空気の熱を吸収して約１１
℃からクリーンルーム３へ供給する最適温度である約２
０℃まで温度が上昇する。一方、還流空気は熱を放出す
るため、温度が降下する。このようにして空調空気と還
流空気の間で熱交換を行い、空調空気の温度を上昇し、
還流空気の温度を降下するため、冷却コイル１１による
冷却負荷を低減し、再熱コイル１３による再熱工程を省
略することができる。したがって、再熱コイル１３での
再熱は通常の運転では必要とせず、専ら運転立ち上げ時
のみに行われる。

【００１９】還流空気との熱交換により２０℃に温度が
上げられた空調空気は、二重ダクト２２の空調空気吹出
し口３４から天井チャンバ４に吹き出される。吹き出さ
れた空調空気は、クリーンルーム３内を通流する過程に
おいて、クリーンルーム３内に設置された図示しない製
造装置や作業員等からの発熱の熱量を吸収して約２５℃
に温度上昇した還流空気と混合されてファンフィルタユ
ニット２に取り込まれ、ここで塵埃を除去されて、ファ
ンフィルタユニット２の下部から２３℃の浄化空気とし
てクリーンルーム３内に吹き出される。そして、吹き出
された浄化空気は、クリーンルーム３の内部を下降して
側壁１下部に設けられた吸込み口５から流出し、側壁１
と外壁１６との間のリターンスペース６へ約２５℃の還
流空気として抜ける。還流空気はリターンスペース６か
ら天井チャンバ４へ至り、再び空調空気と混合され、フ
ァンフィルタユニットに取り込まれてクリーンルーム３
に吹き出されるとともに、一部が二重ダクト２２の吸込
み口３６から環状中空部３０に取り込まれる。取り込ま
れた還流空気は、還気路２７を通流して空調手段７が備
える外気ダクト１５に至り、外気と混合されて空調手段
７へと送られ、調温・調湿処理がなされて再びクリーン
ルーム３へ供給される。このような一連の空気循環を行
うことにより、クリーンルーム３での空調環境が最適に
維持される。

【００２０】このように本実施形態によれば、冷却コイ
ル１１による冷却負荷と、再熱コイル１３による再熱負
荷を低減することができる。よって、冷却と加熱ための
エネルギーの消費を抑えることが可能であり、コストの
低減を図ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クリー
ンルームに供給される空調空気とクリーンルームから排
気される還流空気とを給気路と還気路とが相互に接する
熱交換部において熱交換させ、前記排気空気を空調手段
に還流させる構成としたので、空調空気の温度を上昇さ
せるとともに、還流空気の温度を降下させることが可能
である。よって、空調手段における冷却と再熱負荷を低
減することができるため、エネルギー消費を抑え、コス
トの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るクリーンルームの空
調設備の説明図である。

【図２】 実施の形態に係る二重ダクトの断面図であ
り、（ａ）図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）図１のＢ−Ｂ
線断面図である。

【図３】 角管に仕切りを設けることにより形成された
二重ダクトの断面図である。

【図４】 従来のクリーンルームの空調設備の説明図で
ある。

【符号の説明】

１………側壁、２………ファンフィルタユニット、３…
……クリーンルーム、４………天井チャンバ、５………
吸込み口、６………リターンスペース、７………空調手
段、８………給気ダクト、９………還気ダクト、１０…
……除塵フィルタ、１１………冷却コイル、１２………
除湿手段、１３………再熱コイル、１４………送風手
段、１５………外気ダクト、１６………外壁、２０……
…クリーンルーム用空調設備、２２………二重ダクト、
２４………内ダクト、２５………給気路、２６………外
ダクト、２７………還気路、２８………内側中空部、３
０………環状中空部、３１………伝熱面、３２………通
気部、３４………吹出し口、３６………吸込み口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーンルームへの空気供給口に接続さ
   れる空調空気の給気路と、当該給気路に温湿度を調整し
   た空調空気を供給する空調手段と、クリーンルームから
   排出される還流空気を前記空調手段に戻す還気路とを有
   するとともに、前記給気路と前記還気路とが相互に接す
   る熱交換部を設け、空調空気と還流空気との間で熱交換
   を可能としたことを特徴とするクリーンルームの空調設
   備。
2. 【請求項２】 前記熱交換部は、前記給気路及び還気路
   のうちのいずれか一方が他方を内包した二重ダクト構造
   であることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルー
   ムの空調設備。