JP2016033437A - クリーンブース - Google Patents

Abstract

【課題】空気浄化装置から供給された空気を簡易な構造で循環させることができるクリーンブースを得る。【解決手段】空気浄化装置（６）と、空気浄化装置からの空気が供給される空間を床面（Ｇ）の上方に形成する包囲体と、空間から空気浄化装置への空気の流路と、を有してなり、包囲体は、天板（Ｒ）と、天板に連接された側壁と、を有し、側壁の一部または全部は、外壁（１０）と内壁（２０）との二重構造であって、外壁と内壁との内部空間は、流路の一部を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、空気浄化装置で浄化された空気で局所空間を満たすクリーンブースに関するものであって、特に、空気浄化装置と局所空間との間で空気を循環させる構造に関する。

クリーンブースは、フレーム枠に取り付けられたカーテンなどで簡易的に仕切られた局所空間内を、ファンフィルターユニットなどの空気浄化装置で浄化された空気で満たすものである。空気浄化装置は、外気を吸入して、外気に含まれる粉塵などを浄化した上で、局所空間（清浄空間）内に供給する。局所空間内に供給された空気は、クリーンブースが配置される床面とカーテンの下端との間の空隙から局所空間の外部に排気される。

このようなクリーンブースは、局所空間内を浄化された空気で満たす必要があるため、外部の浄化されていない空気（汚染空気）が、床面とカーテンとの間の空隙から局所空間内に混入するのを防ぐ必要がある。このような汚染空気の混入を防ぐためには、局所空間の外部に比べて局所空間の内部を陽圧に保つ必要がある。

ところが、局所空間は床面との間に空隙があって密閉空間ではなく、空気浄化装置から供給された空気の全量が外部に排気されるため、局所空間の内部を陽圧に保つには、局所空間の大きさに比べて過大な空気浄化装置を用いる必要がある。このような大型の空気浄化装置は重量が重くなり、軽量のフレーム枠の天井面に載置することが困難になり、クリーンブースの大型化を招く。

これまでにも、空気浄化装置と局所空間との間で空気を循環させるクリーンブースが提案されている（例えば「特許文献１」参照）。

特開２０１４−５９９２号公報

しかし、特許文献１で提案されているのは、ファンフィルターユニットからの清浄な空気が供給されるメインブースと、メインブースと連通したサブブースと、サブブースの内部の空気をファンフィルターユニットの吸込み口へ導く還気経路とを備えたクリーンブースの構造である。この構造によれば、メインブースに供給された空気がサブブースを介してメインブースに循環するため、メインブースの大きさに比べて過大な空気浄化装置は不要になるかもしれない。しかし、メインブースのほかにサブブースを設ける必要があるため、クリーンブースが大型化してしまう。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、簡易な構造で、空気浄化装置と局所空間との間で空気を循環させることができるクリーンブースを提供することを目的とする。

本発明は、空気浄化装置と、空気浄化装置からの空気が供給される空間を床面の上方に形成する包囲体と、空間から空気浄化装置への空気の流路と、を有してなり、包囲体は、天板と、天板に連接された側壁と、を有し、側壁の一部または全部は、外壁と内壁との二重構造であって、外壁と内壁との内部空間は、流路の一部を形成することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構造で、空気浄化装置と局所空間との間で空気を循環させることができる。

本発明にかかるクリーンブースの実施の形態を示す斜視図である。 上記クリーンブースの一部透視平面図である。 上記クリーンブースの流路を示す模式図である。 上記クリーンブースの側壁の下端近傍の幅方向の断面図である。 上記クリーンブースの側壁の下端近傍の平面視断面図である。 上記クリーンブースの側壁の上端近傍の幅方向の断面図である。 上記クリーンブースの側壁の上端近傍の平面視断面図である。 上記側壁と床面との間の気流を示す模式図である。 上記側壁と床面との間の別の気流を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかるクリーンブースの実施の形態について説明する。

図１は、本発明にかかるクリーンブースの実施の形態を示す斜視図である。クリーンブース１００は、天板Ｒと、側壁１と、天井タクト室２と、空調機３と、第１リターンダクト４と、第２リターンダクト５と、を有してなる。

図２は、天井ダクト室２の内部構造が透視されたクリーンブース１００の一部透視平面図である。

天板Ｒと支柱（不図示）と側壁１とは、空気浄化装置６からの清浄空気が供給される空間を、クリーンブース１００が設置される床面（不図示）の上方に形成する包囲体を構成する。ここで、包囲体と床面とで形成され、空気浄化装置６からの空気（清浄空気）が供給される空間を清浄空間という。すなわち、清浄空間は、包囲体と床面とで形成される。ただし、後述するように、包囲体と床面との間には空隙が形成されていて、清浄空間は密閉されておらず、清浄空間（クリーンブース１００）の内部と外部とはこの空隙を介して連通している。

側壁１は、例えば、ビニール製のカーテンであり、後述するように、包囲体を構成する一部または全部が二重構造になっている。

天井ダクト室２は、空調機３からの空気が供給される空間を形成する。天井ダクト室２が設置された天板Ｒの部分には、空気浄化装置６としてのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）が設置されていて、天井ダクト室２の内部空間と清浄空間とがファンフィルターユニットを介して連通している。空気浄化装置６は、ファンとフィルタを内蔵していて、ファンで吸い込んだ天井ダクト室２の内部空間の空気をフィルタに通して清浄化し、浄化された空気（清浄空気）を清浄空間に送り出す。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡ（High-Efficiency Particulate Air）フィルタやＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air）フィルタである。

空調機３は、清浄空間からの空気（リターン空気）と、クリーンブース１００の外部からの空気（外気）とを吸入して予め設定された温湿度に調整し、調整された空気を天井ダクト室２に送り込む。

天井ダクト室２と空調機３は、天板Ｒの上面側に配置される。ここで、天板Ｒの下面側は清浄空間側である。

第１リターンダクト４は、後述する二重構造をした側壁１の内部空間からの空気（リターン空気）を空調機３に供給する流路を構成する。

第２リターンダクト５は、清浄空間からの空気（リターン空気）を空調機３に供給する流路を構成する。

天板Ｒや支柱の材質は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属、または、天井ダクト室２や空調機３を搭載可能な十分な強度を有するプラスチックなどである。

第１リターンダクト４や第２リターンダクト５の材質は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属、または、プラスチックなどである。

図３は、クリーンブース１００の流路を示す模式図である。ここで、外壁１０と内壁２０は共にビニール製で、側壁１を構成する。すなわち、側壁１は、外壁１０と内壁２０の二重構造となっていて、外壁１０と内壁２０との間の内部空間（以下「側壁空間」という。）は、第１リターンダクト４と連通している。

なお、側壁の二重構造は、側壁の全部または一部のいずれでもよい。すなわち、クリーンブース１００の包囲体を形成するすべての側壁を二重構造としてもよいし、あるいは、一部の面の側壁のみを二重構造としてもよい。

以下、クリーンブース１００の流路について説明する。

先ず、空気浄化装置６からの清浄空気が、清浄空間に供給される（気流ａ１）。

空気浄化装置６から清浄空気が供給され続けることで、清浄空間は、クリーンブース１００の外部に比べて陽圧となる。その結果、清浄空間内の空気は、側壁１を構成する外壁１０及び内壁２０の下端と、床面Ｇと、の間に形成された空隙（以下「側壁下空隙」という。）に向かう（気流ａ２）。

側壁下空隙に向かった清浄空間内の空気は、一部は第１リターンダクト４に連通する側壁空間に向かい（気流ａ３）、一部はクリーンブース１００の外に向かう（気流ａ４）。側壁下空隙から側壁空間に向かった空気（気流ａ３）は、第１リターンダクト４を通り（気流ａ６）、天井ダクト室２に向かう。

また、空気浄化装置６から清浄空間に供給された清浄空気の一部は、空調機３や空気浄化装置６の吸引力により、第２リターンダクト５に向かう（気流ａ５）。

このように、天井ダクト室２に設置された空気浄化装置６から清浄空間に供給された清浄空気は、気流ａ１→ａ２→ａ３→ａ６の順で天井ダクト室２に循環されるものと、気流ａ１→ａ５の順で天井ダクト室２に循環されるものとがある。

図４は、側壁１の下端（床面Ｇ近傍）の側壁１の幅方向（清浄空間の内部と外部とを結ぶ方向）の正面視断面図である。側壁空間には、側壁下空隙から空気浄化装置６に向かう空気が通過する通気部材としての長尺のチャンネル材Ｃが配置されている。チャンネル材の材質は、例えば、アルミニウムである。

側壁１の下端は自由端であり多少の動きはあるが、側壁１はチャンネル材Ｃの重量によりピンと張られた状態で包囲体を形成する。

チャンネル材Ｃは、幅方向の断面形状がコ字状の凹形状部を備える。凹形状部の底面には、吸気孔ＣＨが設けられている。チャンネル材Ｃは、凹形状部の開放面が下向き（床面Ｇ側）になるように側壁空間内に配置されている。

ここで、仮に、チャンネル材Ｃを、凹形状部の開放面を上向き（天板Ｒ側）にして側壁空間内に配置してしまうと、床面Ｇ近傍の空気は、吸気口ＣＨの近傍の空気のみが吸気孔ＣＨから側壁空間内に吸い込まれるが、吸気口ＣＨと吸気孔ＣＨの間の空気は吸気口ＣＨから吸い込まれにくい。
一方、本願発明のように、チャンネル材Ｃを、凹形状部の開放面を下向き（床面Ｇ側）にして側壁空間内に配置することで、凹形状部に設けられた複数の吸気孔ＣＨの中間（吸気孔ＣＨと吸気孔ＣＨの間）の空気も吸気口ＣＨから側壁空間内に吸い込むことができる。すなわち、凹形状部の開放面を下向きにしてチャンネル材Ｃを配置することで、床面Ｇと吸気孔ＣＨとの間に凹形状部の深さ（図４の紙面上下方向の高さ）分の距離が生まれ、また、床面Ｇの近傍からチャンネル材Ｃに吸い込まれた空気はチャンネル材Ｃの長手方向（後述する図５の紙面上下方向）の気流となる。その結果、チャンネル材Ｃ（凹形状部）の内部は広く陰圧となり、凹形状部内の吸気孔ＣＨと吸気孔ＣＨとの間の空気も、チャンネル材Ｃの長手方向の気流となって、いずれかの吸気口ＣＨから側壁空間に吸い込まれやすくなる。つまり、チャンネル材Ｃを、凹形状部の開放面を下向きにして配置することで、同開放面を上向きにして配置する場合に比べて、クリーンブース１００の内外の空気遮断効果（クリーンブース１００の外部からの空気の内部への侵入防止効果）が大きくなる。

外壁１０と内壁２０で形成される側壁空間の下端面は、床面側吸込面ＣＦを形成している。前述した清浄空間から側壁下空隙に向かう空気の一部は、床面側吸込面ＣＦからチャンネル材Ｃの凹形状部に入り込み、吸気孔ＣＨを通過して側壁空間内を第１リターンダクト４に向かう（気流ａ３）。

外壁１０は、外壁１０の内面（紙面左側の面）がチャンネル材Ｃの凹形状部の側面の一方（紙面右側の面）に接した状態で、外壁１０の外面（紙面右側の面）からフラットバーＢ１で抑えられて固定ネジＳ１でチャンネル材Ｃに固定されている。一方、内壁２０は、内壁２０の外面（紙面右側の面）がチャンネル材Ｃの凹形状部の側面の他方（紙面左側の面）に接した状態で、内壁２０の内面（紙面左側の面）からフラットバーＢ２で抑えられて固定ネジＳ２でチャンネル材Ｃに固定されている。

なお、外壁１０及び内壁２０のチャンネル材Ｃへの固定方法は、ネジ止めに代えて、例えば、接着剤などによる接着でもよい。

図５は、側壁１の下端近傍の平面視断面図である。チャンネル材Ｃは、包囲体を構成する支柱Ｐ１，Ｐ２の間に配置され、前述のとおり、フラットバーＢ１，Ｂ２と固定ネジＳ１，Ｓ２で外壁１０と内壁２０とに固定されている。同図は、チャンネル材Ｃの長手方向（紙面上下方向）に５つの吸気孔ＣＨが、側壁空間内の気流が均一になるように、略等間隔に設けられていることを示している。

ここで、チャンネル材Ｃに設けられた吸気孔ＣＨは、側壁下空隙から空気浄化装置６への空気の流量を制御する。すなわち、同流量は、吸気孔ＣＨの径の大きさや、チャンネル材Ｃに設けられた吸気孔の数に応じて異なる。

同図は、紙面上側の側壁と下側の側壁が、外壁１０のみで形成されている、つまり、二重構造ではないことを示している。また、同図は、紙面右側の側壁が、外壁１０と内壁２０で形成された二重構造であることを示している。この場合、紙面左側の側壁（不図示）は、二重構造でもよいし、二重構造でなくてもよい。

なお、吸気孔ＣＨにフィルタを取り付けておいて、床側吸込面ＣＦから側壁空間に流れ込む空気（特に、後述するクリーンブース１００の外部から側壁下空隙に入り込んだ外気）に含まれる粉塵などを、このフィルタで取り除くようにしてもよい。

また、同図には、１のチャンネル材Ｃが側壁１の下端に設けられている例を示しているが、本発明において、側壁空間内に配置する通気部材は１の部材で実現する場合に代えて、例えば、複数の板状の部材を、側壁１の長手方向に隙間を空けて配置するようにしてもよい。この隙間は、側壁下空隙から空気浄化装置６への空気の流量を制御するため、側壁空間内の気流が均一となるように設けるとよい。なお、複数の通気部材のそれぞれは、外壁１０と内壁２０のそれぞれに固定される。

図６は、側壁１の上端近傍（天板Ｒ近傍）の側壁１の幅方向の断面図である。側壁空間には、角パイプＤが配置されている。角パイプＤの材質は、例えば、アルミニウムである。角パイプＤの一面には、吸気孔ＤＨが設けられている。また、角パイプＤの別の面には、第２リターンダクト５が取り付けられる取付孔が設けられている。

角パイプＤは、吸気孔ＤＨが設けられた面が側壁１の下端側に取り付けられるチャンネル材Ｃに対向し、かつ、角パイプＤの内部空間と第２リターンダクト５とが取付孔を介して連通するように、側壁空間内に配置される。

図７は、側壁１の上端近傍の平面視断面図である。角パイプＤは、包囲体を構成する支柱Ｐ１，Ｐ２の間に配置されている。同図は、角パイプＤの長手方向（紙面上下方向）に５つの吸気孔ＤＨが設けられていることを示している。

ここで、角パイプＤに設けられた吸気孔ＤＨは、側壁空間から第２リターンダクト５への空気の流量を制御する。すなわち、同流量は、吸気孔ＤＨの径の大きさや、角パイプＤに設けられた吸気孔ＤＨの数に応じて異なる。

外壁１０は、外壁１０の内面（紙面左側の面）が角パイプＤの外周面の一面（紙面右側の面）に接した状態で、外壁１０の外面（紙面右側の面）からフラットバーＢ３で抑えられて固定ネジＳ３で角パイプＤに固定されている。一方、内壁２０は、内壁２０の外面（紙面右側の面）が角パイプＤの外周面の別の面であって外壁１０が接する面に対向する面（紙面左側の面）に接した状態で、内壁２０の内面（紙面左側の面）からフラットバーＢ４で抑えられて固定ネジＳ４で角パイプＤに固定されている（図６参照）。

なお、同図には、１の角パイプＤが側壁１の上端に設けられている例を示しているが、本発明においては、側壁１の長手方向に複数の角パイプを並置してもよい。この場合、隣接する角パイプ同士を側壁１の長手方向に隙間を空けて配置してもよい。この場合、外壁１０と内壁２０は、複数の角パイプそれぞれに、前述のフラットバーと固定ネジにより固定される。また、複数の角パイプのうち、第２リターンダクトが設けられるのは、一部の角パイプでもよいし、全部の角パイプとしてもよい。この場合、角パイプごとに第２リターンダクトを設けてもよいし、複数の角パイプで１の第２リターンダクトを共有する構成としてもよい。

また、吸気孔ＤＨにフィルタを取り付けておき、側壁空間から角パイプＤの内部空間に入り込む空気に含まれる粉塵などを、このフィルタで取り除くようにしてもよい。

次に、側壁下空隙近傍での気流について説明する。

図８は、側壁下空隙近傍での気流の例を示す模式図である。同図は、クリーンブース１００の清浄空間がクリーンブース１００の外部に対して陽圧の場合である。この場合、清浄空間内の側壁下空隙近傍の空気は、前述のとおり、側壁下空隙に向かい（気流ａ２）、一部は側壁下端のチャンネル材Ｃから第１リターンダクト４に向かい（気流ａ３）、一部はクリーンブース１００の外部に向かう（気流ａ４）。

図９は、側壁下空隙近傍の別の気流の例を示す模式図である。同図は、クリーンブース１００の清浄空間がクリーンブース１００の外部に対して陰圧の場合である。この場合、クリーンブース１００の外部の側壁下空隙近傍の空気（外気）は、クリーンブース１００の内部に向かう。しかし、クリーンブース１００の外部から側壁下空隙に入り込んだ空気は、側壁下端のチャンネル材Ｃから側壁空間に吸引されて（気流ａ７）、清浄空間には入り込まない。この気流ａ７を生じさせる側壁空間への吸引力の大きさは、空調機３や空気浄化装置６の吸引力の大きさなどに依存する。よって、空調機３や空気浄化装置６の吸引力の大きさは、クリーンブース１００の外部からの外気が清浄空間に入り込まない程度の大きさとなるように設定しておくとよい。

以上説明した実施の形態によれば、側壁１を外壁１０と内壁２０の二重構造にし、この二重構造の内部空間を清浄空間から空気浄化装置６への流路とする簡易な構成により、空気浄化装置６から清浄空間に供給された空気を空気浄化装置６に循環させることができる。

また、側壁１の内部空間には清浄空間からの空気が流れ込むため、側壁１の内部空間内の空気の温度は清浄空間内の温度に近い。つまり、側壁１は、清浄空間内の温度に近い温度の壁を形成することができる。

ここで、クリーンブースの外形寸法が、３．６ｍ×５．４ｍ×２．５ｍで、清浄度クラス１，０００を例に数値例を示す。
換気回数を４０回／時間とすると、処理風量は３２．４ｍ^３／分（＝（３．６×５．４×２．５×４０）／６０）となる。

従来のクリーンブースのように、清浄空間内の空気全量を排気する場合、この風量は、１４ｋｗ（５馬力）の空調機に相当する。このクラスの空調機は、床置型セパレートタイプ（室内機と室外機とを冷媒配管で接続するタイプ）で、室内機の重量は約１１０ｋｇ程度である。

一方、本発明のクリーンブースのように、清浄空間内の空気を循環させる場合で、清浄空間から循環する風量を約３／４とし、１／４を外気とした場合、外気の空調に要する空調能力は、１４×１／４＝３．５ｋｗとなる。また、清浄空間からのリターン空気の空調に要する空調能力は、通常の面積負荷として計算すると、０．１４５ｋｗ／ｍ^２×１９．４４ｍ^２＝２．８１８８ｋｗとなる。よって、空調能力の合計は、約６．３ｋｗ（＝３．５＋２．８１８８）となり、３馬力の空調機に相当する。このクラスの空調機は、冷媒配管を必要としない室内機と室外機の一体型があり、室内機の重量は７６ｋｇ程度である。

このように、本発明のクリーンブースのように、清浄空間内の空気を循環させる場合には、全量を排気する場合に比べて軽量の空調機を用いることができるため、空調機をクリーンブースの天井に載置することができる。

すなわち、本発明のクリーンブースは、天井ダクト室２、空調機３、ファンフィルターユニット６をクリーンブースの天井に設けることができるため、空調機３などに必要な電源およびドレン（タンクまたは配管）の処置をするだけで、クリーンブースを移動することができ、クリーンブースの設置作業の効率が向上し、レイアウト変更が容易となる。

１ 側壁
２ 天井ダクト室
３ 空調機
４ 第１リターンダクト
５ 第２リターンダクト
６ 空気浄化装置（ファンフィルターユニット）
１０ 第１カーテン（外壁）
２０ 第２カーテン（内壁）
１００ クリーンブース
ａ 気流
Ｂ フラットバー
Ｃ チャンネル材
ＣＦ 床面側吸込面
ＣＨ 床面側リターン吸気孔
Ｄ 角パイプ
ＤＨ 天井側リターン吸気孔
Ｇ 床面
Ｐ 支柱
Ｒ 天板
ＲＨ 天井側リターン吸気孔
Ｓ ネジ

Claims (10)

1. 空気浄化装置と、
   前記空気浄化装置からの空気が供給される空間を床面の上方に形成する包囲体と、
   前記空間から前記空気浄化装置への空気の流路と、
   を有してなり、
   前記包囲体は、天板と、前記天板に連接された側壁と、を有し、
   前記側壁の一部または全部は、外壁と内壁との二重構造であって、
   前記外壁と前記内壁との内部空間は、前記流路の一部を形成する、
   ことを特徴とするクリーンブース。
2. 前記側壁と前記床面との間には、空隙が形成され、
   前記空隙は、前記内部空間と連通している、
   請求項１記載のクリーンブース。
3. 前記内部空間の前記空隙の近傍には、前記空隙から前記空気浄化装置への空気が通過する通気部材が設けられている、
   請求項２記載のクリーンブース。
4. 前記通気部材は、前記空隙から前記空気浄化装置への空気の流量を制御する、
   請求項３記載のクリーンブース。
5. 前記通気部材は、幅方向の断面がコ字状に形成された凹形状部を有し、前記凹形状部の開放面が前記床面側になるように前記内部空間に設けられ、
   前記凹形状部の側面の一方は、前記外壁に固定され、
   前記凹形状部の側面の他方は、前記内壁に固定され、
   前記凹形状部の底面には、通気孔が形成されている、
   請求項３または４記載のクリーンブース。
6. 前記通気部材は、チャンネル材で形成されている、
   請求項３乃至５のいずれかに記載のクリーンブース。
7. 前記通気部材は、間隙を空けて配置された複数の部材で形成されている、
   請求項３記載のクリーンブース。
8. 前記複数の部材のそれぞれは、前記外壁と前記内壁のそれぞれに固定されている、
   請求項７記載のクリーンブース。
9. 前記隙間は、前記空隙から前記空気浄化装置への空気の流量を制御する、
   請求項７または８記載のクリーンブース。
10. 前記流路中には、前記内部空間からの空気と前記包囲体の外部からの空気とを前記空気浄化装置に送る空調機が配置され、
    前記空気浄化装置と前記空調機は、前記天板に設置されている、
    請求項１乃至９のいずれかに記載のクリーンブース。