JP3518438B2 - クリーンルーム設備 - 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、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、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、通気性を有する気流制御板
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。

【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。特に請求項１記載の発明によれば、気流方向制
御手段が通気性を有する気流制御板によって構成されて
おり、気流制御板に到達した清浄エアの一部は、その気
流制御板を通過するので、空気調和機から吹き出された
清浄エアの到達距離が長くなる。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】

【００１０】

【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。特に
本発明によれば、気流方向制御手段が通気性を有する気
流制御板によって構成されており、気流制御板に到達し
た清浄エアの一部は、その気流制御板を通過するので、
空気調和機から吹き出された清浄エアの到達距離が長く
なる。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 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 (56)参考文献 特開 平10−214762（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−213540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−58642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 7/04 - 7/06

Claims (5)

(57)【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、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、通気性を有する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
   徴とするクリーンルーム設備。
2. 【請求項２】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つれて高さ及び／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、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１又は
   ２記載のクリーンルーム設備。
4. 【請求項４】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を備えたことを特徴とする請求項３
   に記載のクリーンルーム設備。
5. 【請求項５】前記気流制御板は、Ｖ字状に形成されるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のクリ
   ーンルーム設備。