JP3514374B2 - クリーンルーム設備の天井構造 - Google Patents

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設備
の天井構造に係り、特に半導体製造工場等のように高清
浄度を必要とするクリーンルーム設備の天井構造に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】半導体製造工場等のクリーンルーム設備
において清浄な室の天井面には、敷設された格子状の天
井フレームに複数のファンフィルタユニット（以下、Ｆ
ＦＵと称す）が設置され、このＦＦＵによって天井裏空
間のエアが浄化されて室内に供給される。しかし、ＦＦ
Ｕは、必ずしも全ての格子空間に載置されるのではな
く、設備コストやランニングコストの低減のために間引
きされて配設されることがある。この場合、天井裏空間
の清浄前のエアが室内に流入するのを防ぐため、ＦＦＵ
の間引き空間には天井裏空間と室内とを完全に遮断する
閉塞板を設置していた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにＦＦＵを間引きした間引き空間に閉塞板を設置す
ると、閉塞板の下方において渦流が発生するという欠点
がある。渦流が発生すると、この領域の塵埃が滞留する
ので、室内は清浄度が低下するという不具合を生じる。 【０００４】そこで、前記間引き空間に通気性を有する
通気部材（例えば多孔板）を設置し、該通気部材を介し
て室内のエアの一部を天井裏空間に逆流させることによ
って、渦流の発生を抑制する方法が考えられる。しか
し、この方法では、ＦＦＵから吹き出された清浄エアの
一部が、吹き出された直後に流れの向きを変更して通気
部材から天井裏空間に逆流する（ショートパス）という
欠点があった。このため、室内に供給される清浄エアの
流量が見かけ上減少し、前記渦流の発生を抑制しても室
内全体の清浄度が大きく改善されないという問題があっ
た。そこで、通気部材を用いたクリーンルーム設備で
は、ショートパスするエア量を見込んで、ＦＦＵから吹
き出す清浄エアの流量を大きく設定しなければならなか
った。 【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ＦＦＵから吹き出す清浄エアの流量を増加する
ことなく、渦流による塵埃の滞留を抑止でき、且つ室内
全体の清浄度を向上させることのできるクリーンルーム
設備の天井構造を提供することを目的とする。 【０００６】 【０００７】 【０００８】【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、室の天井面に該室内に清浄エ
アを吹き出すファンフィルタユニットを間引きして配置
したクリーンルーム設備の天井構造において、前記ファ
ンフィルタユニットを間引きした間引き空間には、該間
引き空間を開閉する閉止板を有する開閉装置が配設さ
れ、該開閉装置は、前記閉止板が付勢手段によって閉方
向に付勢されるとともに、前記室と天井裏空間との気圧
差によって前記閉止板が前記付勢手段の付勢力に抗して
前記間引き空間を開口することを特徴とする。 【０００９】請求項１記載によれば、前記開閉装置の閉
止板は、付勢手段によって閉方向に付勢されるととも
に、室と天井裏空間との気圧差によって開口するので、
前記気圧差に応じて開閉装置の開口率が変化する。した
がって、ＦＦＵから吹き出す清浄エアの流量を減少させ
て、前記気圧差を低下させると、開閉装置の開口率が変
化して天井裏空間に逆流するエアの流量が減少する。こ
れにより、ＦＦＵから吹き出す清浄エアの流量を減少さ
せても、室内に供給される清浄エアの流量は、見かけ上
変化しないので、室内を高い清浄度に維持することがで
きる。 【００１０】 【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天井構造の好ましい実施の形態
について詳説する。 【００１１】図１は、第１の実施の形態の天井構造を有
するクリーンルーム設備１０の全体構成図である。 【００１２】図１に示すように、クリーンルーム設備１
０は、室１２の天井面１６の一部を構成する格子状の天
井フレーム３６が複数の吊りボルト１３、１３…により
吊設され、この天井フレーム３６に、複数台のＦＦＵ１
４、１４…が配設される。そして、ＦＦＵ１４により清
浄エアが室１２内に供給され、室１２内の塵埃と共にグ
レーチング床１８から床下空間２０に吸い込まれる。床
下空間２０に吸い込まれたエアは、ドライコイル２１で
冷却された後、リターン空間２２を通って天井裏空間２
４に戻される。また、室１２内のエアの一部は床下空間
２０の側面から還気ダクト２６を介して空調機２８に送
られ、外気取り込みダクト３０からの新鮮空気と混合さ
れて所定の温湿度に調整された後、給気ダクト３２を介
して天井裏空間２４に給気される。このように天井裏空
間２４に送られたエアは、ＦＦＵ１４により再び浄化さ
れて室１２内に供給される。また、室１２内のエアの一
部は、床下空間２０のもう一方の側面に設けられた排気
ダクト３４により、室１２外に排気される。 【００１３】図２は室１２の天井面１６部分の斜視図で
ある。 【００１４】同図に示すように、天井フレーム３６の多
数の格子空間である開口部分３７、３７…（図１参照）
には、複数のＦＦＵ１４が間引きして配設される。この
ＦＦＵ１４は、主として、ケーシング、ファン及びフィ
ルタから成り、ファンを駆動することにより天井裏空間
２４に給気された空調エアをケーシング内に吸引し、そ
のエアをケーシング下面に取り付けた塵埃捕集用のフィ
ルタを介して室１２内に吹き出すように構成される。ま
た、ＦＦＵ１４を間引きした開口部分３７、３７…に
は、通気部材３８が設置される。通気部材３８は、天井
裏空間２４と室１２との間に通気性を有するものが使用
され、例えば、多孔板やエアフィルタ等が用いられる。 【００１５】前記天井フレーム３６の下面には、ＦＦＵ
１４が配設された部分と通気部材３８が配設された部分
との境界位置に垂れ壁４０が垂設される。垂れ壁４０の
長さＬ（図３参照）は、室１２の高さ（グレーチング床
１８から天井面１６までの高さ）Ｈの約１／８〜１／６
に設定され、例えば、Ｈ＝２．５〜３．５ｍの時に、Ｌ
＝０．４〜０．６ｍに設定される。この垂れ壁４０の長
さＬは、ＦＦＵ１４から吹き出される清浄エアの流量
や、通気部材３８を介して天井裏空間２４へ逆流させる
エアの流量に応じても調節され、例えば、ＦＦＵ１４か
ら吹き出される清浄エアの流量が大きい場合には、垂れ
壁４０の長さＬは、上述した範囲よりも長めに設定され
る。 【００１６】次に上記の如く構成されたクリーンルーム
設備１０の作用について説明する。 【００１７】ＦＦＵ１４を駆動すると、清浄エアがＦＦ
Ｕ１４から室１２内に吹き出され、室１２内と天井裏空
間２４との間に気圧差が発生し、室１２内が正圧となり
天井裏空間２４が負圧になる。これにより、図３に示す
ように、室１２内のエアの一部が通気部材３８を介して
天井裏空間２４に逆流（通気）し、通気部材３８の下方
では上昇気流を生じて、渦流の発生が抑制される。 【００１８】ところで、前記室１２内の清浄度は、天井
フレーム３６に垂設した垂れ壁４０の長さＬに依存して
いる。 【００１９】図４は、垂れ壁４０の長さＬと室１２内の
塵埃濃度の関係を示している。 【００２０】同図に示すように、垂れ壁４０がない場合
（Ｌ＝０）や、垂れ壁４０の長さＬが０．４ｍ以下と短
い場合では、室１２内の塵埃濃度が高い。これは、ＦＦ
Ｕ１４から吹き出された清浄エアが直ぐに流れの向きを
変えて通気部材３８から天井裏空間２４に逆流する現象
（ショ−トパス）が発生したためである。この現象が発
生すると、室１２内に供給されるエアの流量が見かけ上
減少し、前記渦流の発生を抑制できても、室１２内全体
の清浄度は改善されない。 【００２１】これに対し、本実施の形態のように垂れ壁
４０の長さが０．４ｍ以上の場合には、室１２内の塵埃
濃度が低くなっていることが分かる。これは、長い垂れ
壁４０を設けたことによって、ショートパスが防止され
たためである。したがって、ＦＦＵ１４から吹き出され
た清浄エアは、図３に示すように、確実にダウンフロー
されるので、その流量は、垂れ壁４０のない従来設備
（Ｌ＝０）と比較すると大きく増加する。これにより、
ＦＦＵ１４から吹き出す清浄エアの流量を増加させなく
ても、室１２全体を高い清浄度にすることができる。前
記垂れ壁４０は、さらに長く設定してもよいが、長過ぎ
ると室１２内に清浄度の偏りが発生するので、室１２の
高さＨの１／６以下、例えば０．６ｍ以下が好ましい。 【００２２】このように、本実施の形態のクリーンルー
ム設備１０では、天井面１６のＦＦＵ１４の配設部分と
通気部材３８の配設部分との境界位置に垂れ壁４０を垂
設したので、室１２に供給される清浄エアの流量が見か
け上増加し、室１２内を高い清浄度にすることができ
る。 【００２３】なお、上述した実施の形態では、床面が開
口を有するグレーチング床１８である場合であるが、コ
ンベンショナル型のクリーンルームのように、吸い込み
口が床面以外にある場合であっても適用することができ
る。 【００２４】また、前記垂れ壁４０の構造は、上述した
実施の形態の限定されるものではなく、ショートパスを
防止できるものであればよい。例えば、天井フレーム３
６の下面に取り付ける蛍光灯のカバーを垂直方向に長く
形成してショートパスを防いでもよい。また、図５に示
す垂れ壁４０は、天井フレーム３６に垂設した固定板８
０と、この固定板８０に摺動自在な摺動板８４から構成
される。摺動板８４は、ばねによって天井フレーム３６
に吊り下げられるとともに、先端が折り曲げられてい
る。したがって、ＦＦＵ１４から清浄エアを吹き出す
と、清浄エアが摺動板８４の先端に当たって、摺動板８
４をばね８２の弾性力に抗して下方に押し下げる。これ
により、垂れ壁４０は清浄エアの風量に応じて自動的に
伸長される。 【００２５】次に本発明のクリーンルーム設備の天井構
造の第２の実施の形態について説明する。 【００２６】第２の実施の形態のクリーンルーム設備の
天井構造は、図６に示すように、垂れ壁６６が２枚の多
孔板６８、７０で構成されている。多孔板６８は、ＦＦ
Ｕ１４の設置部分と通気部材３８の設置部分の境界線に
対応する天井フレーム３６の下面に垂設される。一方、
多孔板７０は、多孔板６８に摺動自在に取り付けられ
る。これにより、多孔板７０を摺動させて、多孔板６８
の孔と多孔板７０の孔の位置を合わせたりずらしたりす
ると、垂れ壁６６の開口率を調節することができる。な
お、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の実施の形態で
は、ＦＦＵ１４から吹き出された清浄エアの大部分が、
垂れ壁６６によってガイドされてダウンフローされると
ともに、前記清浄エアの一部が通気部材３８の下方にシ
ョートパスする。ショートパスするエアの流量は、多孔
板７０を多孔板６８に摺動させることにより調節する。
これにより、通気部材３８を介して天井裏空間２４に逆
流するエアの流量を調節することができるので、室１２
内に供給する清浄エアの流量に依らず、室１２内を高い
清浄度に維持することができる。 【００２８】次に本発明のクリーンルーム設備の天井構
造の第３の実施の形態について説明する。 【００２９】第３の実施の形態のクリーンルーム設備の
天井構造は、第１の実施の形態のクリーンルーム設備１
０において、通気部材３８の代わりに、開閉装置３９を
配設したものである。 【００３０】開閉装置３９は、図７に示すように、閉止
板４２を天井フレーム３６の開口分３７に取り付けて構
成されている。閉止板４２は、開口部分３７よりも大き
い矩形状に形成され、各コーナー部に貫通孔４５が形成
されている。そして、この貫通孔４５にボルト４４を挿
通して、天井フレーム３６に形成されたねじ孔４７にね
じ込むことによって、閉止板４２が、上下方向にスライ
ド自在に取り付けられている。この閉止板４２は、下方
にスライドすると、天井フレーム３６に当接し、開口部
分３７を閉口する。閉止板４２と天井フレーム３６の当
接面には、図示しないパッキンが設けられ、開口部分３
７からのエアの漏洩を防止できるようになっている。 【００３１】前記ボルト４４には、ナット４６が締め込
まれ、このナット４６と閉止板４２の間にスプリング４
８が配設される。これにより、閉止板４２は、スプリン
グ４８によって下方、即ち開口部分３７を閉止する方向
に付勢される。この付勢力は、前記ナット４６を締め込
んだり緩めたりしてナット４６の位置を上下移動させる
ことによって調節することができる。 【００３２】なお、上述した第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。 【００３３】次に上記の如く構成されたクリーンルーム
設備の天井構造の作用について説明する。 【００３４】図８（ａ）に示すように開口部分３７を閉
止していた閉止板４２は、室１２内と天井裏空間２４と
の気圧差が発生した際に、スプリング４８の付勢力に抗
して上方にスライドし、図８（ｂ）に示すように室１２
内と天井裏空間２４とを連通する。これにより、室１２
内のエアの一部が開閉装置３９を介して天井裏空間２４
に逆流し、開閉装置３９の下方では上昇気流を生じて、
渦流の発生を抑制する。このとき、開閉装置３９の閉止
板４２がスプリング４８によって下方に付勢されている
ので、室１２内と天井裏空間２４との気圧差が変化する
と、その変化に応じて閉止板４２が上下方向にスライド
し、閉止板４２と天井フレーム３６との隙間の大きさ
（開口率）を自動的に調節する。したがって、室１２内
から常に適切な流量のエアが天井裏空間２４に逆流する
ので、逆流するエアの流量が少な過ぎて開閉装置３９の
下方での渦流防止効果が小さくなったり、反対に逆流す
るエアの流量が多過ぎてＦＦＵ１４から吹き出される清
浄エアの流量が見かけ上減少したりすることがない。 【００３５】このように本実施の形態のクリーンルーム
設備１０では、開閉装置３９が室１２と天井裏空間２４
との気圧差に応じて開口率を調節するので、前記気圧差
に依らず室１２内を高い清浄度にすることができる。ま
た、開閉装置３９は、前記気圧差が無くなると開口部分
３７を閉止するので、ＦＦＵ１４を停止しても、天井裏
空間２４の清浄前のエアが室１２内に入り込むことがな
く、室１２内を高い清浄度のまま維持することができ
る。 【００３６】なお、開閉装置３９の構成は、上述した実
施の形態に限定するものではなく、図９に示すように、
天井フレーム３６に凹部５２を形成し、この凹部５２に
引張ばね５４を配設して閉止板４２を引っ張るようにし
てもよい。この場合にも、室１２内と天井裏空間２４と
の気圧差に応じて、閉止板４２が上下にスライドして開
口率を変化させるので、室１２内を常に高い清浄度に維
持することができる。 【００３７】また、図１０に示すように、ボルト４４に
２つのナット５６、５６を締め込み、このナット５６、
５６によって閉止板４２を挟持してもよい。この場合、
ナット５６、５６の高さを調節することによって開口率
を調節をする。 【００３８】また、図１１に示すように、閉止板４２を
天井フレーム３６に回動自在に取り付けてもよい。閉止
板４２の支点４２Ａの位置は、図１１（ａ）のように端
部に設けても、図１１（ｂ）のように中央部に設けても
よい。どちらの場合も上述した実施の形態と同様に、閉
止板４２を図示しない付勢手段によって閉方向に付勢さ
せ、室１２と天井裏空間２４との気圧差が発生した際に
開口するようにする。これにより、上述した実施の形態
と同様に、室１２内を高い清浄度にすることができる。 【００３９】また、開閉装置３９を、図１２に示すよう
に、２枚の多孔板６０、６２によって構成してもよい。
２枚の多孔板６０、６２には、上面から見て重ならない
位置に多数の孔が形成され、下側の多孔板６０が天井フ
レーム３６に固定される。そして、上側の多孔板６２
は、ボルト４４によって上下方向にスライド自在に支持
されるとともに、スプリング４８によって下方に付勢さ
れる。これにより、気圧差がない場合に、多孔板６０、
６２が重なって天井フレーム３６の開口部分３７を閉止
し、前記気圧差が生じた場合に、多孔板６２が上方にス
ライドして多孔板６０、６２の孔を介してエアが天井裏
空間２４に逆流する。 【００４０】図１３は、ＦＦＵ１４から吹き出される清
浄エアの流量によって、室１２内から天井裏空間２４側
に逆流させるエアの流量を調節可能な他の実施例を示し
ている。 【００４１】同図に示すクリーンルーム設備の天井構造
は、ＦＦＵ１４の間引き空間に閉塞板７２が配設され
て、室１２内と天井裏空間２４とが閉塞される。天井フ
レーム７４は、中空状に形成されており、下面及び閉塞
板７２側の側面に開口が形成されるとともに、吸引配管
７６を介してＦＦＵ１４の吸引口に接続される。 【００４２】このクリーンルーム設備の天井構造は、Ｆ
ＦＵ１４を駆動すると、天井裏空間２４のエアがＦＦＵ
１４のケーシング内に吸引されて室１２内に清浄エアが
吹き出されると同時に、閉塞板７２の下方の（従来、滞
留域を形成していた領域の）エアが天井フレーム７４及
び吸引配管７６を介してＦＦＵ１４のケーシング内に吸
引される。これにより、従来設備において、閉塞板７２
の下方で発生していた渦流を抑止することができ、室１
２内の清浄度が向上する。また、この実施例では、ＦＦ
Ｕ１４のファンの回転数を減少すると、ＦＦＵ１４から
吹き出される清浄エアの流量が減少する一方で、天井フ
レーム７４に吸引されるエアの流量も減少する。したが
って、ＦＦＵ１４から吹き出される清浄エアの流量を減
少させても、天井フレーム７４から吸引されるエアの流
量が減少するので、室１２内は、高い清浄度に維持され
る。 【００４３】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーン
ルーム設備の天井構造によれば、開閉装置の閉止板は、
付勢手段によって閉方向に付勢されるとともに、室と天
井裏空間との気圧差によって開口するので、前記気圧差
に応じて開閉装置の開口率が変化する。したがって、Ｆ
ＦＵから吹き出す清浄エアの流量を減少させて、前記気
圧差を低下させると、開閉装置の開口率が変化して天井
裏空間に逆流するエアの流量が減少する。これにより、
ＦＦＵから吹き出す清浄エアの流量を減少させても、室
内に供給される清浄エアの流量は、見かけ上変化しない
ので、室内を高い清浄度に維持することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施の形態のクリーンルーム設
備の天井構造を用いたクリーンルーム設備の全体構造図 【図２】図１の室の天井面の斜視図 【図３】図１のクリーンルーム設備の作用を示す説明図 【図４】垂れ壁の高さと塵埃濃度との関係図 【図５】図１に示した垂れ壁と別の構造の垂れ壁を示す
断面図 【図６】第２の実施の形態のクリーンルーム設備の天井
構造の垂れ壁を示す断面図 【図７】第３の実施の形態のクリーンルーム設備の天井
構造の開閉装置を示す分解図 【図８】第３の実施の形態のクリーンルーム設備の天井
構造の作用を説明する説明図 【図９】図７に示した開閉装置の他の実施例を示す断面
図 【図１０】図７に示した開閉装置の他の実施例を示す断
面図 【図１１】図７に示した開閉装置の他の実施例を示す断
面図 【図１２】図７に示した開閉装置の他の実施例を示す断
面図 【図１３】他の実施例のクリーンルーム設備の天井構造
を示す断面図 【符号の説明】 １０…クリーンルーム設備、１２…室、１４…ＦＦＵ、
１６…天井面、３８…通気部材、４０…垂れ壁、４２…
閉止板、４８…スプリング

フロントページの続き (72)発明者 本間 健 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 (56)参考文献 特開 平９−287791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−155455（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−220835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147249（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−53139（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 7/04 - 7/06

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】室の天井面に該室内に清浄エアを吹き出す
   ファンフィルタユニットを間引きして配置したクリーン
   ルーム設備の天井構造において、 前記ファンフィルタユニットを間引きした間引き空間に
   は、該間引き空間を開閉する閉止板を有する開閉装置が
   配設され、該開閉装置は、前記閉止板が付勢手段によっ
   て閉方向に付勢されるとともに、前記室と天井裏空間と
   の気圧差によって前記閉止板が前記付勢手段の付勢力に
   抗して前記間引き空間を開口することを特徴とするクリ
   ーンルーム設備の天井構造。