JP4302688B2 - クリーンルーム天井構造 - Google Patents

Description

本発明は、クリーンルーム天井構造に関するものであり、より詳細には、水平な格子状フレームを建築物の構造体から懸吊して方形グリッドを天井面に形成し、ファンフィルターユニット等の天井構成要素を各グリッドに組込み、実質的に気密状態のクリーンルーム天井面を形成するクリーンルーム天井構造に関するものである。

半導体、液晶、ダイオード等の電子デバイスを製造するクリーンルームでは、一方向流式、非一方向流式、或いは、両方式を併用した併用式の空調システムが一般に採用される。一方向流式の空調システムは、天井面から下方に清浄空気流を吹出し、室内領域を流下する気流を床面の吸込口から吸込む方式の空調システムとして知られている。この方式の空調システムでは、塵埃等を含む室内空気は、清浄空気によって希釈されるとともに、床面吸込口から空気循環系に送出され、HEPA（High Efficiency Particulate Air)フィルター等の高性能フィルターによって浄化された後に室内に再循環する。このような一方向流式空調システムによれば、高い空気清浄度を室内に維持することができる。従って、この方式の空調システムは、クラス１００程度の高清浄度、或いは、更に高い清浄度（クラス１、１０等）が要求されるクリーンルームにおいて一般に採用される。

この種のクリーンルームの天井構造として、空気循環系を構成するファンフィルターユニット（ＦＦＵ）を天井面に組込んだ構成のものが知られている。一般に、ファンフィルターユニットは、HEPAフィルター等の高性能フィルターを内蔵するとともに、空気循環ファンを内蔵する。ファンフィルターユニットは、床下空間等から天井裏空間に循環した室内空気を浄化し、清浄空気を天井面から吹出し、清浄空気ダウンフローを室内に形成する。

このようなファンフィルターユニットを支持する天井構造体として、実質的に同一の断面寸法及び断面剛性を有する水平部材を格子状に組付けてなる格子状フレーム構造のものが知られている（特開平11-131674号公報、特開平11-131675号公報、特許第3458641号掲載公報等）。 図１１及び図１２は、格子状フレーム構造の天井構造体を概略的に示す平面図である。

図１１に示す如く、天井構造体は、Ｘ方向及びＹ方向のフレーム部材１０１、１０２を天井面に施工した構成を有する。フレーム部材１０１、１０２は、アルミ引抜き材等の金属成形部材からなる。縦横に整列した同一寸法の長方形グリッド１０３が、直交するフレーム部材１０１、１０２によって天井面全域に均等に分布する。ファンフィルターユニットＦが各グリッド１０３に配置され、照明器具（図示せず）がフレーム部材１０１、１０２の下面に取付けられる。図１２に示す如く、ファンフィルターユニットＦの組込みを要しないグリッド１０３には、ブランクパネル（盲板）Ｂが組込まれる。

クリーンルーム内領域は加圧され、室外、天井裏部分及び床下空間の空気圧よりも相対的に高い空気圧（陽圧）がクリーンルーム内に形成される。このような空気圧を維持するとともに、室内空気圧の影響でブランクパネルＢの浮き上がり等が生じるのを回避すべく、気密保持用のガスケット等がファンフィルターユニットＦ及びブランクパネルＢと、フレーム部材１０１、１０２の支持面との間に介挿される。即ち、フレーム部材１０１、１０２は、気密保持手段を介してファンフィルターユニットＦ又はブランクパネルＢを支持するとともに、ファンフィルターユニットＦ等の設備機器の荷重や、室内空気圧に耐える比較的高い剛性を備える。このため、クリーンルームの天井構造は、部材断面、接合構造及び部材強度等において事務所建築物等のシステム天井構造と大きく相違し、従って、事務所建築物等のシステム天井構造等をクリーンルーム天井構造として転用することはできない。

従来、クリーンルームの天井高は、概ね３ｍ程度にすぎなかったことから、格子状フレームの天井構造を有するクリーンルームでは、ファンフィルターユニット、ブランクパネル及び照明器具のメンテナンス（電球交換等）を室内側から実施することが可能であった。しかしながら、３００mmウェハ製造ラインを備えた近年の半導体製造施設や、第６世代又は第７世代液晶工場等においては、半導体製造設備等の大型化に伴ってクリーンルームの天井高を４．５〜７ｍ程度に設計する必要が生じている。このようなクリーンルームでは、ファンフィルターユニットや、照明器具等のメンテナンスを室内側から実施し難く、このため、近年のクリーンルームにおいては、天井裏領域又はプレナム空間から電球交換等のメンテナンスを行う方式が採用される傾向がある。このような事情より、近年では、照明器具ライン及びＦＦＵラインを規則化した天井構造が多くのクリーンルームにおいて採用されている（特開2001-241138号公報）。

図１３は、照明器具ライン及びＦＦＵラインを備えた天井構造を示す概略平面図である。

天井構造体は、図１３に示す如く、Ｘ方向のフレーム部材１１１と、Ｙ方向のフレーム部材１１２とから構成される。フレーム部材１１１は、Ｘ方向に並列に配置され、互いに平行に延びる。フレーム部材１１２の端部が、所定の接合構造を介してフレーム部材１１１に接合され、フレーム部材１１１の間に架設される。直交するフレーム部材１１１、１１２は、幅寸法が異なる２種類のグリッド１１３、１１４を形成し、相対的に幅広のグリッド１１３には、ファンフィルターユニットＦが配置され、相対的に幅狭のグリッド１１４には、照明器具Ｅが配置される。なお、ファンフィルターユニットＦ又は照明器具Ｅを要しないグリッド１１３、１１４には、ブランクパネルＢが配置される。
特開平11-131674号公報 特開平11-131675号公報 特許第3458641号掲載公報 特開2001-241138号

クリーンルーム内領域に配置される製造設備等には、高度な清浄性を要する設備のみならず、比較的低い清浄性（クラス１００００〜１０００００程度）の下で稼働可能な設備が含まれる。高い清浄度を要求する設備又は製造ラインの直上には、多数のファンフィルターユニットを配設する必要があり、他方、このような清浄度を要しない設備又は製造ラインの直上では、例えば、天井面の１０〜１５％程度の範囲にファンフィルターユニットを配設すれば良い。即ち、クリーンルーム内には、ファンフィルターユニットを全天井領域に実装すべき空間と、天井面の一部にファンフィルターユニットを実装すれば良い空間とが存在する。

また、クリーンルーム内環境は、必ずしも室内全域に均等な照度分布を要するものではなく、比較的多数の照明器具を天井面に配置すべき室内環境と、比較的少数の照明器具を配置すれば足りる室内環境とが、クリーンルーム内に存在する。

しかし、照明器具ライン及びＦＦＵラインを規則化した従来の天井構造（図１３）では、照明ライン及びＦＦＵラインの位置が固定されてしまうので、クリーンルーム内の設備レイアウト等に相応してファンフィルターユニット及び照明器具の配置を最適化し難い事情がある。例えば、ファンフィルターユニットを照明ラインに配置できないことから、製造設備直上の天井面全域にファンフィルターユニットを配置することができず、高い空気清浄度を要する製造設備廻りの室内環境に乱気流が発生し易いという問題が懸念される。このため、天井構造体の下側に更に（二重に）天井構造体を形成し、設備直上の天井面全域にファンフィルターユニットを配置しなければならない事例も現実に生じている。また、仮に照明ラインの幅（約２５０〜３００mm程度）に適応可能なファンフィルターユニットを予め用意し得たとしても、このような幅寸法のファンフィルターユニットは、その製作自体が困難であり、しかも、内蔵ファンの小型化に伴ってファンフィルターユニットの運転効率が極端に低下してしまう。

更には、この形式のクリーンルーム天井構造（図１３）では、天井面積に対するメインフレーム部材の部材長が比較的大きく、メインフレーム部材の数量が増大する点、照明器具の配置が照明ライン上に限定されることから、製造設備の追加・変更等に対して十分な照明追従性が得られない点など、何らかの対策を講ずる必要が生じていた。

これに対し、従来の格子状フレーム式天井構造（図１１及び図１２）では、設備直上の天井面全域にファンフィルターユニットを配置することが可能である。しかし、この形式の天井構造は、前述の如く、照明器具をフレーム部材の下面に露出させることを前提としたものであり、比較的天井高が高く設定されるクリーンルームでは、照明器具等のメンテナンスが困難であることから、近年の半導体製造施設等においては採用し難い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファンフィルターユニット及び照明器具を組込むことができ、しかも、クリーンルーム内の設備の配置、所要清浄度及び所要照度に応じてファンフィルターユニット及び照明器具の配置を任意に設定することができるクリーンルーム天井構造を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成すべく、水平な格子状フレームを構成するメインフレーム部材を建築物の構造体から懸吊して長方形グリッドを天井面に形成し、ファンフィルターユニット又はブランクパネルを各グリッドに組込み、実質的に気密状態のクリーンルーム天井面を形成するクリーンルーム天井構造において、前記グリッドの長辺方向に延びる前記メインフレーム部材と平行にサブフレーム部材を前記グリッド内に配置して前記グリッドを分割し、前記サブフレーム部材の両端部を短辺方向のメインフレーム部材に着脱可能に接続し、照明器具、前記ファンフィルターユニット又は前記ブランクパネルを組込み可能な領域を前記グリッド内に形成し、前記メインフレーム部材及び前記サブフレーム部材によって前記ファンフィルターユニット、照明器具又はブランクパネルを支持することを特徴とするクリーンルーム天井構造を提供する。

本発明の上記構成によれば、ファンフィルターユニットを天井面全域に実装すべき領域では、全グリッドにファンフィルターユニットを配置し、他方、照明器具を配置すべき領域においては、サブフレーム部材によってグリッドを分割し、照明器具組込み帯域をグリッド内に形成するとともに、照明器具組込み帯域以外のグリッド内領域に小型のファンフィルターユニット又はブランクパネルを組込むことができる。このような天井構造によれば、照明器具を組込むための照明ラインを予め設定する必要がなく、照明器具及びファンフィルターユニットの位置関係を予め固定する必要もなく、サブフレーム部材を任意のグリッドに装着することによって任意の位置に照明器具組込み帯域を適宜形成することができる。従って、本発明の天井構造によれば、クリーンルーム内の製造設備等の配置、所要清浄度及び所要照度等に応じてファンフィルターユニット及び照明器具の配置を任意に設定することができ、ファンフィルターユニット及び照明器具等のレイアウトに関する設計自由度が大きく向上する。

また、本発明の天井構造は、従来の格子状フレーム式天井構造と異なり、照明器具をグリッド内に組込み可能な構成を有する。従って、天井裏領域又はプレナム空間から電球交換等のメンテナンスを実施し得るので、比較的天井高が高く設定される近年の半導体製造施設等において本発明の天井構造を所望の如く使用し得る。

更に、上記構成の天井構造によれば、サブフレーム部材の荷重は、短辺方向のメインフレーム部材に作用する。短辺方向のメインフレーム部材は、支点間距離が相対的に小さく、従って、過大な曲げ応力又は剪断応力がメインフレーム部材に作用するのを防止することができる。このため、本発明によれば、サブフレーム部材の設置に伴うメインフレーム部材の補強又は断面剛性増大等を格別に要しないことから、構造的にも有利である。

他の観点より、本発明は、上記目的を達成すべく、水平な格子状フレームを構成するメインフレーム部材を建築物の構造体から懸吊して長方形グリッドを天井面に形成し、ファンフィルターユニット又はブランクパネルを各グリッドに組込み、実質的に気密状態のクリーンルーム天井面を形成するクリーンルーム天井構造において、
前記グリッドは、前記ファンフィルターユニットを組込み可能な平面寸法に設定された基本モジュール（M）を構成し、
前記グリッドは、該グリッドの長辺方向に延びるメインフレーム部材と平行に配置されたサブフレーム部材によって第１及び第２サブモジュールに分割され、前記第１モジュール(M1)は、小型のファンフィルターユニットを組込み可能な平面寸法に設定され、前記第２モジュール(M2)は、照明器具を組込み可能な平面寸法に設定され、
前記基本モジュール及びサブモジュールの配置に基づいて、前記ファンフィルターユニットの実装率と、クリーンルーム内の照度分布とを設定するようにしたことを特徴とするクリーンルーム天井構造を提供する。

本発明の上記構成によれば、ファンフィルターユニットの実装率は、所定領域の天井面の基本モジュール数と、ファンフィルターユニットを実装した基本モジュール及び第１サブモジュールの数とによって決定される。また、室内環境の空気清浄度は、ファンフィルターユニットを実装した基本モジュール及び第１サブモジュールの配置及び数に依存し、クリーンルーム室内の照度は、照明器具を組み込んだ第２サブモジュールの配置及び数に依存する。

このような天井構造によれば、室内環境（清浄度及び照度）を画一的な手法で設定することができる一方、照明ラインを予め設定する必要がなく、照明器具及びファンフィルターユニットの位置関係が制約されることもなく、クリーンルーム内の設備の配置及び所要清浄度に応じてファンフィルターユニット及び照明器具の配置を任意に設定することができる。また、このようなモジュール手法に従って、クリーンルーム内の環境設計又はシミュレーションを実行するコンピュータプログラム又はクリーンルーム環境設定システムを比較的容易に構築することができる。従って、本発明は、クリーンルーム天井構造の設計過程を迅速化し又は効率化する上で有利である。

更に、本発明は、ファンフィルターユニット及び照明器具の多様なレイアウトを可能にする一方、基本モジュール及びサブモジュールの寸法に従ってクリーンルーム天井構造のフレーム部材を標準化することを可能にする。これは、資材流通性又は汎用性の向上をもたらすばかりでなく、天井設置工事又は改修工事等の資材費及び工事費の低減を可能にする。従って、本発明の天井構造は、このような実務的観点からも極めて有益である。

本発明のクリーンルーム天井構造によれば、ファンフィルターユニット及び照明器具を組込むことができ、しかも、クリーンルーム内の設備の配置、所要清浄度及び所要照度に応じてファンフィルターユニット及び照明器具の配置を任意に設定することができる。

本発明の好適な実施形態において、上記格子状フレームは、メインフレーム部材の交点において建築物の構造体から懸吊される。このような構成によれば、サブフレーム部材を介してメインフレーム部材に伝達するファンフィルターユニット又は照明器具の荷重は、メインフレーム部材の交点において支持されるので、長辺方向のメインフレーム部材に過大な曲げ応力又は剪断応力が作用するのを防止することができる。

好ましくは、サブフレーム部材が接続される短辺方向のメインフレーム部材は、長辺方向のメインフレーム部材よりも低い曲げ剛性又はこれと同じ曲げ剛性を有し、長辺方向のメインフレーム部材よりも低い高さ（梁せい寸法）又はこれと同じ高さを有する。

更に好ましくは、メインフレーム部材及びサブフレーム部材は、方形断面の本体部分と、本体部分の下部を両側に拡大した方形拡大部分とから構成され、方形拡大部分は、ファンフィルターユニット、照明器具又はブランクパネルの支持面をサブフレーム部材の両側に形成する。ファンフィルターユニット、照明器具又はブランクパネルの外縁部分と、サブフレーム部材の支持面との間には、ガスケット等の気密保持手段が介挿される。所望により、ブランクパネルの浮き上がりを防止する弾性部材をメインフレーム部材又はサブフレーム部材に取付けても良い。

所望により、複数のサブフレーム部材をグリッド内に配置し、サブフレーム部材の数に相応したサブモジュールに基本モジュールを分割しても良い。

本発明の好ましい実施形態において、ファンフィルターユニット及び／又は照明器具の受電部又は制御部は、比較的容易に接続・解離可能な接続手段（指し込み式のコネクタ等）を介して電源配線、制御配線又は通信配線等に接続される。このような構成によれば、照明器具及びファンフィルターユニットの配置は、電源配線、制御配線等による制約を実質的に受けないので、照明器具及びファンフィルターユニットの位置の設定及び変更は、比較的容易に行うことができる。即ち、このような接続手段は、ファンフィルターユニット及び照明器具の配置の任意性、或いは、ファンフィルターユニット及び照明器具等のレイアウトの設計自由度に関する本発明の優位性を確保し又は更に高める上で望ましく採用される。

更に好ましくは、消防設備（スプリンクラ、火災報知機等）等の如く、その位置を固定すべき必要がある建築設備機器が、メインフレーム部材の交点に配置される。交点に配置された建築設備機器（及びその配線・配管類）は、照明器具及びファンフィルターユニットの位置設定及び位置変更の任意性又は設計自由度と直接に関連せず、従って、このような構成は、前述した本発明の優位性を確保し又は更に高める上で好ましく採用される。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した天井構造体の全体構成を示す概略平面図である。

天井構造体１は、縦横に延びるメインフレーム部材２、３によって形成された格子状骨組を有する。均一な平面形状及び寸法を有する多数の方形グリッドが、メインフレーム部材２、３によって天井平面に区画される。メインフレーム２、３は、直交方向（ＸＹ方向）に配向され、Ｘ方向のメインフレーム２は、所定間隔Ｓyを隔てて等間隔に配置され、Ｙ方向のメインフレーム３は、所定間隔Ｓxを隔てて等間隔に配置される。間隔Ｓxは、間隔Ｓyよりも大きな寸法に設定され、各グリッドは、長辺がＸ方向に延び且つ短辺がＹ方向に延びる長方形平面形態を呈する。

間隔Ｓx、Ｓyは、比較的大型のファンフィルターユニットＦの平面寸法（例えば、約１５００mm×１０００mm）に相応する寸法に設定される。図１に"a"部詳細として示す如く、ファンフィルターユニットＦを各グリッドに組込み、メインフレーム部材２、３によって支持することができる。図１に"b"部詳細として示す如く、ブランクパネル(盲板)Ｂを各グリッドに組込み、メインフレーム部材２、３によって支持しても良い。

図１に"c"部詳細及び"d"部詳細として示すように、特定の領域に位置するグリッドには、Ｘ方向に延びるサブフレーム部材４が配置される。サブフレーム部材４の両端部は、Ｙ方向のメインフレーム部材３に連結される。サブフレーム部材４は、メインフレーム部材２と平行に延び、隣り合うメインフレーム部材３の間に水平に架設される。

吊りボルト５が、メインフレーム部材２、３の交差部に配置され、メインフレーム部材２、３を建築物の構造体（図示せず）から懸吊する。従って、メインフレーム部材２、３は、各交差部を支点とした横架材として天井面に架設される。所望により、スプリンクラ、火災報知機等の建築設備機器をメインフレーム部材２、３の交差部下面に配設しても良い。

図２は、各グリッドを構成するモジュールＭ及びサブモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を模式的に示す平面図であり、図３は、モジュールＭ及びサブモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の使用形態を示す平面図である。

天井構造体１の各グリッドは、メインフレーム２、３の間隔Ｓx、Ｓyに相応する平面寸法（Ｓx×Ｓy）を有する天井構成単位、即ち、図２（Ａ）に示す基本モジュールＭとして把握することができる。小型ファンフィルターユニットＦ’及び照明器具Ｅをグリッドに組込む場合、各グリッドは、図２（Ｂ）に示す如く、細分化した二次的な天井構成単位（サブモジュール）Ｍ１、Ｍ２の組合せとして把握することができる。即ち、基本モジュールＭは、サブフレーム部材４によってサブモジュールＭ１、Ｍ２に分割される。

サブフレーム部材４は、メインフレーム部材３を寸法Ｓ１、Ｓ２に分割する位置に配置される。寸法Ｓ１、Ｓ２は、小型ファンフィルターユニットＦ’及び照明器具Ｅの幅寸法に相応した寸法値に設定される。サブモジュールＭ１は、小型のファンフィルターユニットＦ’を実装可能な開口を構成し、サブモジュールＭ２は、照明器具組込み帯域を構成する。例えば、ファンフィルターユニットＦ’は、約１５００mm×７５０mmの平面寸法を有し、照明器具は、約１５００mm×２５０mmの平面寸法を有する。

図２（Ｃ）又は図２（Ｄ）にサブモジュールＭ２、Ｍ３、Ｍ４として示す如く、各グリッドを複数のサブフレーム部材４によって３つ以上のサブモジュールに分割しても良い。サブフレーム部材４は、メインフレーム部材３を寸法Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に分割する位置に配置される。寸法Ｓ３、Ｓ４は、照明器具Ｅ以外の部分に配置されるブランクパネルの幅寸法に相応して設定される寸法値である。

図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各グリッドの使用形態は、主として、以下の第１〜第４パターンに分類される。

(1) 第１パターン（図３（Ａ））：大型ファンフィルターユニットＦをモジュールＭに実装し、ファンフィルターユニットＦをメインフレーム２、３によって支持する使用形態。

(2) 第２パターン（図３（Ｂ））：モジュールＭにブランクパネルＢを組込み、ブランクパネルＢをメインフレーム２、３によって支持する使用形態。

(3) 第３パターン（図３（Ｃ））：サブモジュールＭ１に小型のブランクパネルＢ’を組込み、メインフレーム２、３及びサブフレーム４にによってブランクパネルＢ’を支持するとともに、照明器具ＥをサブモジュールＭ２に組込み、照明器具Ｅをメインフレーム２、３及びサブフレーム４によって支持する使用形態。

(4) 第４パターン（図３（Ｄ））：小型ファンフィルターユニットＦ’をサブモジュールＭ１に実装し、メインフレーム２、３及びサブフレーム４にによってファンフィルターユニットＦ’を支持するとともに、照明器具ＥをサブモジュールＭ２に組込み、照明器具Ｅをメインフレーム２、３及びサブフレーム４によって支持する使用形態。

各グリッドは、図３（Ｅ）〜（Ｇ）に示す第５〜第７パターンの使用形態で使用しても良い。

(5) 第５パターン（図３（Ｅ））：小型のファンフィルターユニットＦ’をサブモジュールＭ１に実装し、メインフレーム２、３及びサブフレーム４によってファンフィルターユニットＦ’を支持するとともに、小型のブランクパネルＢ”をサブモジュールＭ２に配置し、ブランクパネルＢ”をメインフレーム２、３及びサブフレーム４によって支持する使用形態。

(6) 第６パターン（図３（Ｆ））：照明器具Ｅを両側のサブモジュールＭ２に組込み、照明器具Ｅをメインフレーム２、３及びサブフレーム４によって支持するとともに、小型のブランクパネルＢ１を中央のサブモジュールＭ３に配置し、ブランクパネルＢ１をメインフレーム３及びサブフレーム４によって支持する使用形態。

(7) 第７パターン（図３（Ｇ））：照明器具Ｅを中央のサブモジュールＭ２に配置し、照明器具Ｅをメインフレーム３及びサブフレーム４によって支持するとともに、小型のブランクパネルＢ２を両側のサブモジュールＭ４に配置し、ブランクパネルＢ２をメインフレーム２、３及びサブフレーム４によって支持する使用形態。

図１に示す天井構造体１は、クリーンルーム内設備のレイアウトに相応して全グリッドを上記第１〜第４パターンに設定した構成を有する。即ち、天井構造体１は、図１に"a"部詳細として示す第１パターンのグリッド、"b"部詳細として示す第２パターンのグリッド、"c"部詳細として示す第３パターンのグリッド、"d"部詳細として示す第４パターンのグリッドをクリーンルーム内設備のレイアウトに相応して適所に配置した構成を有する。

このようなパターンの多様性にもかかわらず、天井構造体１のグリッド構成部材は、サブフレーム部材４の有無が相違するにすぎない。従って、サブフレーム部材４の着脱に応じて、モジュールＭ、サブモジュールＭ１及びサブモジュールＭ２を任意に組合せることができる。これは、標準寸法（大型）のファンフィルターユニットＦ、ブランクパネルＢ及び照明器具Ｅと、これを小型化したファンフィルターユニットＦ’及びブランクパネルＢ’とによって、多種多様な天井レイアウトを実現し得ることを意味する。

例えば、高度な清浄性を要する設備の直上に位置する領域αでは、全モジュールＭが第１パターン（"a"部詳細）に設定される。他方、照度を重視した領域βでは、モジュールMは、第３又は第４パターン（"c"部詳細、"d"部詳細）に設定される。また、清浄度及び照度のいずれをも要しない領域γでは、全モジュールMが第２パターン（"b"部詳細）に設定される。

所望により、前述の第５〜第７パターンを更に使用し、天井構造体１を更に多様な形態に設計・施工しても良い。

天井構造体１は、クリーンルーム内設備のレイアウト変更に相応したファンフィルターユニットＦ等のレイアウト変更を可能にする。即ち、基本モジュールＭは、サブフレーム部材４の装着によってサブモジュールＭ１、Ｍ２に変化し、サブモジュールＭ１、Ｍ２は、サブフレーム部材４の取外しによって基本モジュールＭに変化する。従って、設備レイアウトの変更に応じてファンフィルターユニットＦ等のレイアウトを所望の如く変更することができる。

図４は、クリーンルーム内製造設備のレイアウト変更に相応してファンフィルターユニットＦ等のレイアウトを変更した天井構造体１’を概略的に示す平面図である。

図４に示す天井構造体１’は、前述の第１〜第４パターンをクリーンルーム内設備のレイアウトに相応して適当に組合せた構成のものであるが、全面的にファンフィルターユニットＦを実装した第１パターン（"a"部詳細）の領域α、比較的多数の照明器具Ｅを配置した第３又は第４パターン（"c"部詳細、"d"部詳細）の領域β、ブランクパネルＢを天井面全域に組込んだ第２パターン（"b"部詳細）の領域γは、図１に示す天井構造体１と相違する。

従って、上記構成の天井構造体１によれば、クリーンルーム内の製造設備等の配置、所要清浄度及び所要照度等に応じてファンフィルターユニット及び照明器具の配置を任意に設定し又は設定変更することができ、ファンフィルターユニットＦ及び照明器具Ｅのレイアウトに関する設計自由度は、大きく向上する。しかも、天井構造体１は、照明器具Ｅをグリッド内に組込んだ構成を有するので、天井裏領域又はプレナム空間から電球交換等のメンテナンスを実施することができる。

図５は、天井構造体１の構成を示す縦断面図及び部分拡大断面図であり、図６は、天井構造体１の部分拡大平面図、I−I線断面図、II−II線断面図、III−III線断面図及びIV−IV線断面図である。

天井構造体１は、吊りボルト５によって建築物の横架材１０（本例では、鉄骨構造の梁）に懸吊される。吊りボルト５には、ターンバックル５１が介挿される。吊りボルト５の上端螺子部には、ナット５３が螺着し、吊りボルト５は、ナット５３によって保持具５２に係止する。保持具５２は、クランプ式固定具５４に連結し、固定具５４は、横架材１０に固定される。他方、吊りボルト５の下端螺子部には、ナット５５が螺着し、ナット５５は、メインフレーム部材２の係止溝部分２１に係止する。

メインフレーム部材２の本体部分２２は、十分な剛性を有する中空な方形断面の金属成形部材（例えば、アルミ引抜き材）からなり、水平に天井面に延在する。図６（Ｂ）に示すように、本体部分２２は、両側に拡大した拡大部分２３を下端部に有する。拡大部分２３の上面は、ファンフィルターユニットＦ等を支持する支持面２４を構成する。

図５に拡大して示すように、メインフレーム部材３の端部が、連結具３０を介してメインフレーム部材２に一体的に連結される。連結具３０は、板状の金属成形部材からなり、固定用螺子又はビス２５によってＸ方向メインフレーム部材２の拡大部分２３に固定されるとともに、Ｙ方向メインフレーム部材３の中空部に延入し、固定用螺子又はビス２６によってメインフレーム部材３に固定される。

Ｙ方向に延びるメインフレーム部材３は、Ｘ方向に延びるメインフレーム部材２と同様、中空な方形断面の金属成形部材からなり、水平に天井面に延在する。図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すように、メインフレーム部材３の本体部分３２は、両側に拡大した拡大部分３３を有する。拡大部分３３の上面は、ファンフィルターユニットＦ等を支持する支持面３４を構成する。メインフレーム部材３の支点間距離(Sy)は、メインフレーム部材２の支点間距離(Sx)よりも小さく、従って、メインフレーム部材３の高さ寸法h2（梁せい）は、メインフレーム部材２の高さ寸法h1（梁せい）よりも小さい寸法値に設定される。

図６（Ａ）には、サブフレーム部材４とメインフレーム部材３との接合構造が示されている。サブフレーム部材４は、メインフレーム部材３と実質的に同じ断面を有する中空な金属成形部材からなり、水平に天井面に延在する。サブフレーム部材４の端部は、連結具４０によってメインフレーム部材３に直角に一体連結される。連結具４０は、Ｔ形平面形態を有する板状の金属成形部材からなり、固定用螺子又はビス３５によってメインフレーム部材３に固定されるとともに、固定用螺子又はビス３６によってサブフレーム部材４に固定される。

サブフレーム部材４の本体部分４２も又、両側に拡大した拡大部分４３を有し、拡大部分４３は、ファンフィルターユニットＦ等を支持する支持面４４を本体部分４２の両側に形成する。一般に、ファンフィルターユニットＦ、Ｆ’は、約４０〜８０kg程度の重量を有する。メインフレーム部材３の支点間距離は、メインフレーム部材２の支点間距離と実質的に同じ寸法(Sx)であるが、サブフレーム部材４が負担する荷重は、メインフレーム部材２、３よりも小さく、従って、サブフレーム部材４の高さ（梁せい）は、メインフレーム部材３と同じ高さ寸法h2に設定される。

図７は、ファンフィルターユニットＦ等をメインフレーム部材２、３及びサブフレーム部材４によって支持した状態を示す縦断面図である。

図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示すように、ファンフィルターユニットＦ、Ｆ’及び照明器具Ｅの外縁部下面が、メインフレーム部材２、３及びサブフレーム部材４の支持面２４、３４、４４上に支持される。各機器Ｆ、Ｆ’、Ｅの外縁部と支持面２４、３４、４４との間には、気密保持用ガスケット５０が介挿される。

同様に、図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）に示す如く、ブランクパネルＢ、Ｂ’、Ｂ１、Ｂ２の外縁部下面が、メインフレーム部材２、３及びサブフレーム部材４の支持面２４、３４、４４上に支持される。ブランクパネルＢ、Ｂ’、Ｂ１、Ｂ２の外縁部と支持面２４、３４、４４との間には、気密保持用ガスケット５０が介挿される。所望により、ブランクパネルＢ、Ｂ’、Ｂ１、Ｂ２に当接する弾性部材５１、５２が、ブランクパネルＢ、Ｂ’、Ｂ１、Ｂ２の浮き上がりを阻止するようにメインフレーム部材２、３及びサブフレーム部材４に取付けられる。

サブフレーム部材４が支持するファンフィルターユニットＦ’等の荷重は、連結具４０を介してメインフレーム部材３に伝達し、メインフレーム部材３が負担する荷重は、連結具３０を介してメインフレーム部材２に伝達する。

短辺方向（Ｙ方向）のメインフレーム部材３は、支点間距離(Sy)が相対的に小さく、従って、過大な曲げ応力がメインフレーム部材３に作用するのを防止することができる。メインフレーム部材３の荷重は、吊りボルト５によって実質的に直に支持されるので、サブフレーム部材３の設置に伴うメインフレーム部材２の補強又は断面剛性増大等も、格別に要しない。なお、本例では、メインフレーム部材３の高さ（梁せい）h2をメインフレーム部材２の高さ（梁せい）h1よりも小寸法に設定し、メインフレーム部材３の剛性を相対的に低下しているが、メインフレーム部材２、３及びサブフレーム部材４を実質的に同じ部材断面に設計しても良い。

図８〜図１０は、天井構造体１の使用形態を例示する斜視図である。

図８には、前述の第２及び第３パターン（図３（Ｂ）及び図３（Ｃ））を採用した天井構造体１の部分が示されている。図８に示す天井構造体１の部分には、照明器具Ｅ及びブランクパネルＢ、Ｂ’のみが配置される。

図９には、前述の第１〜第４パターン（図３（Ａ）〜図３（Ｄ））を採用した天井構造体１の部分が示されている。図９に示す天井構造体１の部分には、照明器具Ｅ、ブランクパネルＢ、Ｂ’及びファンフィルターユニットＦ、Ｆ’が配置される。

同様に、図１０には、前述の第１〜第４パターン（図３（Ａ）〜図３（Ｄ））を採用した天井構造体１の部分が示されている。図１０に示す天井構造体１の部分には、図９に示す天井構造体部分と同じく、照明器具Ｅ、ブランクパネルＢ、Ｂ’及びファンフィルターユニットＦ、Ｆ’が配置される。しかしながら、照明器具Ｅ、ブランクパネルＢ、Ｂ’及びファンフィルターユニットＦ、Ｆ’の配置は、図９に示すものと大きく相違する。

図８〜図１０に示す使用形態において、メインフレーム部材２、３の配置は同一である。従って、天井構造体１は、サブフレーム部材４の配置変更のみにより、照明器具Ｅ、ブランクパネルＢ、Ｂ’及びファンフィルターユニットＦ、Ｆ’の多種多様な配置に適応し、また、これら天井構成要素の配置変更に順応する。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、このような変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。

例えば、メインフレーム部材２とサブフレーム４との間にＹ方向のサブフレームを更に架設し、サブモジュールを更に細分化したサブモジュールをグリッド内に形成することも可能である。

本発明の天井構造は、清浄空気のダウンフローを室内に形成する一方向流式空調システムを備えた電子デバイス製造用クリーンルームの天井に好ましく適用される。本発明の天井構造を医療施設又はバイオ関連施設等のクリーンルームに適用することも可能である。本発明の天井構造は殊に、天井高が高く設計され、照明器具等のメンテナンスを天井裏領域又はプレナム空間から行う必要があるクリーンルームの天井構造として好適に使用される。本発明の天井構造によれば、クリーンルーム内の電子デバイス製造設備等のレイアウトに相応してファンフィルターユニット及び照明器具の配置を最適化することができる。また、本発明によれば、電子デバイス製造設備のレイアウト変更と関連してファンフィルターユニット及び照明器具の配置を容易に変更することができるので、その実用的効果は、顕著である。

本発明を適用した天井構造体の全体構成を示す概略平面図である。 天井構成体の各グリッドを構成するモジュール及びサブモジュールを模式的に示す平面図である。 図２に示すモジュール及びサブモジュールの使用形態を示す平面図である。 製造設備のレイアウト変更に伴ってファンフィルターユニット等のレイアウトを変更した天井構造体の構成を例示する概略平面図である。 天井構造体の構造を示す縦断面図及び部分拡大断面図である。 図５に示す天井構造体の部分拡大平面図、I−I線断面図、II−II線断面図、III−III線断面図及びIV−IV線断面図である。 ファンフィルターユニット、照明器具及びブランクパネルをメインフレーム部材及びサブフレーム部材によって支持した状態を示す縦断面図である。 天井構造体の使用形態を例示する斜視図である。 天井構造体の他の使用形態を例示する斜視図である。 天井構造体の更に他の使用形態を例示する斜視図である。 格子状フレーム構造を有する従来の天井構造体の構成を概略的に示す平面図である。 図１１に示す天井構造体の変形例を概略的に示す平面図である。 照明器具ライン及びＦＦＵラインを備えた従来の天井構造体の構成を示す概略平面図である。

符号の説明

１：天井構造体
２：メインフレーム部材（Ｘ方向）
３：メインフレーム部材（Ｙ方向）
４：サブフレーム部材
５：吊りボルト
Ｍ：モジュール
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４：サブモジュール
Ｅ：照明器具
Ｆ、Ｆ’：ファンフィルターユニット
Ｂ、Ｂ’、Ｂ１、Ｂ２：ブランクパネル

Claims (7)

1. 水平な格子状フレームを構成するメインフレーム部材を建築物の構造体から懸吊して長方形グリッドを天井面に形成し、ファンフィルターユニット又はブランクパネルを各グリッドに組込み、実質的に気密状態のクリーンルーム天井面を形成するクリーンルーム天井構造において、
   前記グリッドの長辺方向に延びる前記メインフレーム部材と平行にサブフレーム部材を前記グリッド内に配置して前記グリッドを分割し、前記サブフレーム部材の両端部を短辺方向のメインフレーム部材に着脱可能に接続し、照明器具、前記ファンフィルターユニット又は前記ブランクパネルを組込み可能な領域を前記グリッド内に形成し、前記メインフレーム部材及び前記サブフレーム部材によって前記ファンフィルターユニット、照明器具又はブランクパネルを支持することを特徴とするクリーンルーム天井構造。
2. 前記格子状フレームは、前記メインフレーム部材の交点において建築物の構造体から懸吊されることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム天井構造。
3. 前記サブフレーム部材が接続される短辺方向の前記メインフレーム部材は、長辺方向の前記メインフレーム部材よりも低い曲げ剛性又は該メインフレーム部材と同等の曲げ剛性を有し、長辺方向の前記メインフレーム部材よりも低い高さ又は該メインフレーム部材と同じ高さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム天井構造。
4. 前記メインフレーム部材及び前記サブフレーム部材は、方形断面の本体部分と、本体部分の下部を両側に拡大した方形拡大部分とから構成され、該方形拡大部分は、前記ファンフィルターユニット、照明器具又はブランクパネルの支持面を前記サブフレーム部材の両側に形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクリーンルーム天井構造。
5. 複数の前記サブフレーム部材をグリッド内に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクリーンルーム天井構造。
6. 水平な格子状フレームを構成するメインフレーム部材を建築物の構造体から懸吊して長方形グリッドを天井面に形成し、ファンフィルターユニット又はブランクパネルを各グリッドに組込み、実質的に気密状態のクリーンルーム天井面を形成するクリーンルーム天井構造において、
   前記グリッドは、前記ファンフィルターユニットを組込み可能な平面寸法に設定された基本モジュール（M）を構成し、
   前記グリッドは、該グリッドの長辺方向に延びるメインフレーム部材と平行に配置されたサブフレーム部材によって第１及び第２サブモジュールに分割され、前記第１モジュール(M1)は、小型のファンフィルターユニットを組込み可能な平面寸法に設定され、前記第２モジュール(M2)は、照明器具を組込み可能な平面寸法に設定され、
   前記基本モジュール及びサブモジュールの配置に基づいて、前記ファンフィルターユニットの実装率と、クリーンルーム内の照度分布とを設定するようにしたことを特徴とするクリーンルーム天井構造。
7. 複数の前記サブフレーム部材を前記グリッド内に配置し、該サブフレーム部材の数に相応した数のサブモジュールに前記基本モジュールを分割することを特徴とする請求項６に記載のクリーンルーム天井構造。
   
   

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