JP2005340435A

JP2005340435A - クリーンユニット

Info

Publication number: JP2005340435A
Application number: JP2004156118A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sasaki; 幸雄佐々木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08
Also published as: KR20060046171A; CN1702391A; KR100643252B1

Abstract

【課題】隔壁を用いずにクリーンカプセル内を清浄な環境に保つことができ、かつ、容易に物品を出し入れすることが可能なクリーンユニットを提供する。
【解決手段】パスボックス３２、３３の内部容積をクリーンボックス１１の内部容積よりも小さくなるように形成し、かつ、メイン除塵ユニット１２がクリーンボックス１１に向けて送り込む空気の流速よりも、サブ除塵ユニット４６、４７からパスボックス３２、３３に向けて空気を送り込む空気の流速を速く設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部を除塵環境に保つことが可能なクリーンカプセルを有するクリーンユニットに関する。

例えば、半導体等を製造するクリーンルームでは、ＨＥＰＡフィルター等を備えた空気浄化装置を通して清浄化された、極めて塵の少ない空気を通気口から送り出すことで、クリーンルーム内を高度な清浄環境に保っている。こうしたクリーンルームの設置は、建築物全体や仕切られたフロアに除塵装置やダクトを設計、設置していく大規模な工事を伴う。一方、室内の机上などに設置して、一定の区画された小エリアを清浄環境下に保つ、クリーンカプセルなどと称される簡易的なクリーンルームが知られている。

このようなクリーンカプセル内に外部から物品等を出し入れする際には、クリーンカプセル内の清浄環境を保つために、外気が極力クリーンカプセル内に侵入しないようにする必要がある。このため、従来のクリーンカプセルでは、クリーンカプセルに隣接してパスボックス等を設置して、このパスボックスの外気に面した開口にシャッタやビニールカーテン等の隔壁を設置するとともにクリーンカプセル内を陽圧にして、物品等を出し入れする際に外気ができるだけクリーンカプセル内に侵入しないような構造になっている。また、例えば、特許文献１に示すように、クリーンルームに隣接してインターフェイスチャンバーを形成し、このインターフェイスチャンバーの開口に循環式のエアカーテンを形成したものも知られている。
特開２０００−２９７９５３号公報

しかしながら、従来のようにパスボックスの外気に面した開口にシャッタやビニールカーテン等の隔壁を設置してクリーンカプセル内の清浄環境を保つ方法では、隔壁を順次開放していくなど、物品をクリーンカプセルから出し入れするのに手間がかかり、誤った隔壁の操作でクリーンカプセル内を汚染してしまう懸念があった。また、小型のクリーンカプセルでは、開口面積がクリーンカプセルの容量に対して比較的大きくなるので、隔壁の開放時に外気の侵入が起こりやすく、クリーンカプセル内を汚染してしまう懸念があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、隔壁を用いずにクリーンカプセル内を清浄な環境に保つことができ、かつ、容易に物品を出し入れすることが可能なクリーンユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、空気を除塵するメイン除塵ユニットから送り出される除塵された空気が流入するクリーンボックスと、前記クリーンボックスに隣接して配置され、空気を除塵するサブ除塵ユニットから送り出される除塵された空気が流入するパスボックスを少なくとも１つ以上有し、前記パスボックスの内部容積が前記クリーンボックスの内部容積よりも小さくなるように前記パスボックスを形成するとともに、前記メイン除塵ユニットから前記クリーンボックスに送り出される空気の流速よりも、前記サブ除塵ユニットから前記パスボックスに送り出される空気の流速が速くなるように設定したこと特徴とするクリーンユニットが提供される。

前記パスボックスは底面が通気可能に形成され、少なくとも前記底面において空気の流通が確保されればよい。前記パスボックスの第１側面には前記クリーンボックスに開かれた第１開口が形成され、前記第１側面と対面する第２側面には外気に向けて開かれた第２開口が形成されればよい。

本発明のクリーンユニットによれば、パスボックスの内部容積をクリーンボックスの内部容積よりも小さくなるように形成し、かつ、メイン除塵ユニットがクリーンボックスに向けて送り込む空気の流速よりも、サブ除塵ユニットからパスボックスに向けて空気を送り込む空気の流速を速く設定することによって、クリーンボックスはパスボックスを介して常に開放状態であっても、クリーンボックス内の清浄度を所定のレベルに保つことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明のクリーンユニットの構成の一例を示す外観斜視図である。また、図２はその正面平面図である。机上等に設置可能な小型のクリーンルームであるクリーンユニット１０は、クリーンボックス１１、メイン除塵ユニット１２および循環部３０とからなるメインユニット３１と、クリーンボックス１１の両側にそれぞれ隣接して配置されるパスボックス３２、３３とから構成されている。

クリーンボックス１１は、例えばアルミ製骨材などから形成された矩形の枠体に、例えば帯電防止処理を施した透明なアクリルプレートを固定して形成すれば良い。このようなクリーンボックス１１の内部には、清浄な環境下に置く必要のある装置等を収容され、例えば、５００ｍｍ立方の大きさの小型の立方体に形成されれば良い。

クリーンボックス１１の前面側には、陽圧確保排気口１８が形成されている。この陽圧確保排気口１８は、開閉自在なダンパー板１９で覆われる構造であれば良い。

クリーンボックス１１の両側面には、後述するパスボックス３２、３３との間で開放される開口３４、３５がそれぞれ形成されている。こうした開口３４、３５を介してクリーンボックス１１とパスボックス３２、３３との間は常に開放状態におかれる。クリーンボックス１１の背面下部には通気口３８が形成されている。通気口３８は、循環部３０との間で空気の流通を可能にし、メインユニット３１の空気の循環過程でクリーンボックス１１内の空気を循環部３０に流入させる役割りを果たす。

メイン除塵ユニット１２は、クリーンボックス１１および循環部３０の上部に設置されており、ファン３６およびフィルタユニット３７とを備えている。ファン３６は、回転によってフィルタユニット３７側を加圧にする。フィルタユニット３７は、グラスウールを主材としたペーパー状のフィルタ、例えばＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air )フィルタが内蔵されている。ＨＥＰＡフィルタは集塵効果を高めるために、例えば、広い表面積のものが屈曲されて収められていればよく、慣性、拡散、衝突のフィルタ３作用により１μｍ以下の非常に微細な塵も捕捉することができる。

このようなフィルタユニット３７の下面からは、例えば１立方フィート中に微細な塵が１０個以下の清浄な空気が供給される。なお、フィルタユニット３７に用いられるフィルタ材は、前述したＨＥＰＡフィルタ以外にも、例えば、ＵＬＰＡ(Ultra Low Particulate Air)フィルタなど、更なる高性能のフィルタを用いても良い。こうした構成のメイン除塵ユニット１２からは、例えば流速が０．４５ｍ／ｓでクリーンボックス１１に向けて除塵した空気を送り込めばよい。

クリーンボックス１１の後背部には、循環部３０が形成されている。循環部３０は、クリーンボックス１１の通気口３８とメイン除塵ユニット１２のファン３６とを結ぶダクトの役割りを果たし、メイン除塵ユニット１２からクリーンボックス１１に吹き出された空気を再びメイン除塵ユニット１２にリターンさせ、メインユニット３１の空気の循環工程を形成する。

このような循環部３０の一端には、給気ファン３９が設けられていても良い。給気ファン３９は、外気を一定量だけメインユニット３１内に導入し、クリーンボックス１１内を加圧環境に保つ。

以上のような構成のメインユニット３１では、給気ファン３９や通気口３８から循環部３０に流入した空気は、メイン除塵ユニット１２のファン３６によってフィルタユニット３７に送られ、フィルタユニット３７を構成するＨＥＰＡフィルタなどによって所定のクリーンレベル（例えば、０．３μｍ基準でクラス１０）まで除塵される。

こうして、フィルタユニット３７で所定のクリーンレベルまで除塵された清浄な空気はクリーンボックス１１に流入する。クリーンボックス１１は、所定のクリーンレベルまで除塵された清浄な空気で満たされる。そして、クリーンボックス１１内の空気は通気口３８を介して再び循環部３０に戻る。こうしてメインユニット３１内の空気の循環工程（破線矢印Ｒ）が形成される。

クリーンボックス１１の両側面にそれぞれ接続されるパスボックス３２、３３は、例えば帯電防止処理を施した透明なアクリルプレートから構成されればよく、例えば、２００ｍｍ立方の大きさの小型の立方体に形成されれば良い。

こうしたパスボックス３２、３３の内部容積は、クリーンボックス１１の内部容積よりも小さくなるように形成される。例えば、クリーンボックス１１の内部容積が５００ｍｍ立方に形成されたとき、パスボックス３２、３３の内部容積は２００ｍｍ立方に形成されればよい。

パスボックス３２、３３のクリーンボックス１１に対面する第１側面３２ａ，３３ａには、クリーンボックス１１の開口３４、３５にそれぞれ対応する第１開口４１、４２がそれぞれ形成されている。こうした第１開口４１、４２とクリーンボックス１１の開口３４、３５とがそれぞれ対面して形成されることによって、パスボックス３２、３３には、それぞれクリーンボックス１１に対して常時開放された開放面が形成される。

パスボックス３２、３３の第１側面３２ａ，３３ａと対面する第２側面３２ｂ，３３ｂには、外気に向けて開かれた第２開口４３，４４がそれぞれ形成されている。こうした外気に面した第２開口４３，４４およびクリーンボックス１１に面した第１開口４１、４２によって、クリーンボックス１１からパスボックス３２、３３を介して外気に至る隔壁のない一連の開放通路Ｐが形成される。

パスボックス３２、３３の底面３２ｃ，３３ｃは、通気可能な開放面を成す。こうした底面３２ｃ，３３ｃは、例えば金属網やパンチングボードなど、通気可能でかつ、パスボックス３２、３３を介してクリーンボックス１１から出し入れする物品が落下しないもので構成されていれば良い。

パスボックス３２、３３の上部には、それぞれサブ除塵ユニット４６、４７が設置されてている。サブ除塵ユニット４６、４７は、それぞれファン５１、５２およびフィルタユニット５３、５４とを備えている。ファン５１、５２は、回転によってフィルタユニット５３、５４側をそれぞれ加圧にする。

フィルタユニット５３、５４も、メイン除塵ユニット１２のフィルタユニット３７と同様に、例えばＨＥＰＡフィルタが内蔵されていればよい。このようなフィルタユニット５３、５４の下面からは、例えば１立方フィート中に微細な塵が１００個以下の清浄な空気が供給される。なお、フィルタユニット３７に用いられるフィルタ材は、前述したＨＥＰＡフィルタ以外にも、例えば、ＵＬＰＡ(Ultra Low Particulate Air)フィルタなど、更なる高性能のフィルタを用いても良い。

このようなサブ除塵ユニット４６、４７からは、メイン除塵ユニット１２がクリーンボックス１１に向けて送り込む空気の流速よりも早い流速で除塵した空気がパスボックス３２、３３に送り込まれる。メイン除塵ユニット１２から送り出される空気の流速が０．４５ｍ／ｓに設定されたときに、サブ除塵ユニット４６、４７からは、例えば流速が１．１ｍ／ｓでパスボックス３２、３３に向けて除塵した空気を送り込めばよい。そして、サブ除塵ユニット４６、４７から送り出された清浄な空気は、パスボックス３２、３３の通気可能な底面３２ｃ，３３ｃから排出される。これによって、パスボックス３２、３３の底面３２ｃ，３３ｃは、常に空気の流通が確保される。

クリーンユニット１０は、上述したように、パスボックス３２、３３の内部容積をクリーンボックス１１の内部容積よりも小さくなるように形成し、かつ、メイン除塵ユニット１２がクリーンボックス１１に向けて送り込む空気の流速よりも、サブ除塵ユニット４６、４７からパスボックス３２、３３に向けて空気を送り込む空気の流速を速く設定することによって、クリーンボックス１１はパスボックス３２、３３を介して常に開放状態であっても、クリーンボックス１１内の清浄度を所定のレベルに保つことが可能になる。

次に、本発明のクリーンユニットの作用を説明する。クリーンユニット１０は、クリーンボックス１１がパスボックス３２、３３との間で開放面を形成し、そのパスボックス３２、３３は、外気に向けて第２開口４３，４４で開放されている。即ち、クリーンボックス１１はパスボックス３２、３３を介した外気との間で隔壁の存在しない開放通路Ｐが形成されている。

シャッタ等の隔壁でクリーンボックス内の清浄度を保つ方式では、クリーンボックス内の静圧を上げればよいが、本発明のクリーンユニット１０では、クリーンボックス１１がパスボックス３２、３３を介して常に外気に向けて開放されており、クリーンボックス１１の静圧と、メイン除塵ユニット１２やサブ除塵ユニット４６、４７から送り出される空気の流速による動圧とによって、クリーンボックス１１内の清浄度が確保される。

そのため、メイン除塵ユニット１２がクリーンボックス１１に向けて送り込む空気の流速よりも、サブ除塵ユニット４６、４７からパスボックス３２、３３に向けて空気を送り込む空気の流速を速くなるように設定し、パスボックス３２、３３の底面３２ｃ，３３ｃで常に空気の流通が確保されるように構成することで、パスボックス３２、３３の静圧と動圧とからなる全圧が、クリーンボックス１１の全圧よりも高まり、隔壁を設けなくてもクリーンボックス１１内の清浄度を所定のレベルに保つことができる。

本発明のクリーンユニット１０のように、隔壁等を設けないでクリーンボックス１１内の清浄度を保てれば、物品等をクリーンボックス１１内から出し入れする際に、格段に操作しやすくなり、隔壁の操作手順ミスによるクリーンボックス内の汚染といったこともなくなる。また、パスボックス３２からクリーンボックス１１を経てパスボックス３３に至る直線状の開放された開放通路Ｐが形成されることによって、例えば、清浄度を要求される製造工程を含む製造ラインを、連続して動かしつつ清浄度を確保することも可能になる。

本発明のクリーンユニット１０では、例えば、図３ａに示すように、パーティクルが０．３μｍ粒径基準において、パスボックス３２、３３の外気に面した第２開口４３，４４の近傍ではクラス３００００程度になるが、パスボックス３２、３３の静圧と動圧とからなる全圧によって、パスボックス３２、３３のクリーンボックス１１寄りの部分はクラス２００の清浄度に保たれる。そして、こうしたパスボックス３２、３３に挟まれたクリーンボックス１１内は、クラス１０の清浄度を達成することができる。

また、例えば、図３ｂに示すように、パーティクルが０．５μｍ粒径基準において、パスボックス３２、３３の外気に面した第２開口４３，４４の近傍ではクラス１００００程度になるが、パスボックス３２、３３の静圧と動圧とからなる全圧によって、パスボックス３２、３３のクリーンボックス１１寄りの部分はクラス１００の清浄度に保たれる。クリーンボックス１１内は、クラス１の清浄度を達成することができる。

本出願人は、本発明の効果を検証した。検証にあたって、図１、２に示すクリーンユニット１０を準備した。クリーンボックス１１は、３５０×３５０×４３０（ｍｍ）の大きさのアクリル製のものを用いた。２つのパスボックス３２、３３は、１８０×１８０×２２０（ｍｍ）大きさのアクリル製のものをそれぞれ用いた。メイン除塵ユニット１２は、０．３μｍ粒径基準でクラス１０の除塵能力のあるものを用いた。また、サブ除塵ユニット４６、４７は、０．３μｍ粒径基準でクラス２００の除塵能力のあるものを用いた。

上述したようなクリーンユニット１０を用い、メイン除塵ユニット１２の空気の流速を０．１５ｍ／ｓ，０．４５ｍｓの２段階に変化させ、また、サブ除塵ユニット４６、４７の空気の流速を０ｍ／ｓ（ＯＦＦ），０．４ｍｓ，１．１ｍ／ｓの３段階に変化させた。そして、クリーンボックス１１およびパスボックス３２、３３に設定した複数の測定ポイントにおいて、０．３μｍ粒径基準および０．５μｍ粒径基準における１立方フィート中のパーティクル数（クラス）をパーティクルカウンタで計測した。図４に検証に用いたクリーンユニット１０における測定ポイントの位置を丸付き数字で示した。こうした測定ポイントを示す丸付き数字は、後ほど示す測定結果の各表中の測定点の項目に対応する。

表１に、０．３μｍ粒径基準において、メイン除塵ユニット１２およびサブ除塵ユニット４６、４７の流速を変化させ、主要な測定点でのパーティクル数（クラス）を測定した結果を示す。同様に、表２に、０．５μｍ粒径基準において、メイン除塵ユニット１２およびサブ除塵ユニット４６、４７の流速を変化させ、主要な測定点でのパーティクル数（クラス）を測定した結果を示す。

表１および表２に示す検証結果によれば、メイン除塵ユニット１２およびサブ除塵ユニット４６、４７ともに流速を速くすることで各測定点でのパーティクル数（クラス）が減少することが確認された。そして、メイン除塵ユニット１の流速よりもサブ除塵ユニット４６、４７の流速を速くする、即ち、クリーンボックス１１の空気の流速よりも、パスボックス３２、３３の空気の流速を速くすることにより、クリーンボックス１１内は、０．３μｍ粒径基準でほぼクラス１０に、０．５μｍ粒径基準でクラス１以下の清浄度が得られることが確認された。

こうした表１、表２に示す結果に基づいて、各測定点での清浄度の相対評価を行った結果を０．３μｍ粒径基準について表３に、０．５μｍ粒径基準について表４にそれぞれ示す。また、こうした表３、表４に示す各測定点での清浄度の相対評価をクリーンユニットの測定点に記載した結果を図５に示す。

表３、表４および図５に示す相対評価によれば、メイン除塵ユニット１２およびサブ除塵ユニット４６、４７ともに流速を速くすることでクリーンボックス１１内の清浄度が顕著に向上することが明らかになり、本発明のクリーンユニットの効果が確認された。

図１は、本発明のクリーンユニットを示す分解斜視図である。図２は、本発明のクリーンユニットの正面平面図である。図３は、本発明のクリーンユニットの作用を示す説明図である。図４は、本発明の検証に際して測定ポイントを示した説明図である。図５は、本発明の検証結果を示す説明図である。

符号の説明

１０クリーンユニット
１１クリーンボックス
１２メイン除塵ユニット
３２，３３パスボックス
３２ａ，３３ａ第１側面
３２ｂ，３３ｂ第２側面
４１，４２第１開口
４３，４４第２開口
４６，４７サブ除塵ユニット

Claims

空気を除塵するメイン除塵ユニットから送り出される除塵された空気が流入するクリーンボックスと、前記クリーンボックスに隣接して配置され、空気を除塵するサブ除塵ユニットから送り出される除塵された空気が流入するパスボックスを少なくとも１つ以上有し、
前記パスボックスの内部容積が前記クリーンボックスの内部容積よりも小さくなるように前記パスボックスを形成するとともに、前記メイン除塵ユニットから前記クリーンボックスに送り出される空気の流速よりも、前記サブ除塵ユニットから前記パスボックスに送り出される空気の流速が速くなるように設定したこと特徴とするクリーンユニット。
前記パスボックスは底面が通気可能に形成され、少なくとも前記底面において空気の流通が確保されることを特徴とする請求項１に記載のクリーンユニット。
前記パスボックスの第１側面には前記クリーンボックスに開かれた第１開口が形成され、前記第１側面と対面する第２側面には外気に向けて開かれた第２開口が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーンユニット。