JP4617693B2

JP4617693B2 - クリーンルーム空調システム

Info

Publication number: JP4617693B2
Application number: JP2004098158A
Authority: JP
Inventors: 克浩鉄屋; 良夫佐原; 正雄大野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005282959A

Description

本願発明は、クリーンルーム内を空調するためのクリーンルーム空調システムに関するものである。

従来、外調機と循環系空調機（例えば、ドライコイル等）と天井ファンフィルタユニットを用いて部屋全体の循環空気量を調整することで、クリーンルームの清浄度と設定温度とを確保するようにしていた（特許文献１参照）。

また、熱負荷の大きい部分の冷却能力を高めるために、ドライコイルを分散設置し、場合によっては仕切り壁でクリーンルームを仕切るようにしたものもある（特許文献２参照）。いずれにしても、制御対象は装置の放熱が拡散した後のクリーンルームの内部空気となる。

特許第３０９２７０５号公報。

特公平７−２３７８８号公報。

ところで、近年、クリーンルームは天井ファンフィルタユニットが間引かれ、クリーン度がクラス１０００〜１００００（従来は全面ファンフィルタユニット方式で、クラス１）の仕切りのない大部屋になり、ウエハ（製品）が大気に暴露される空気だけクラス１に保つミニエンバイロメント方式が採用されるようになってきている。また、生産方式においても、少品種中少量生産となって、生産量に見合うだけのプロセスの異なる（換言すれば、放熱量の異なる）製造装置が隣接して設置されることとなる。

上記のような状況で天井から吹き出す空気の温度を制御することにより、クリーンルーム内の温度を設定温度（例えば、２３℃±１℃）に保とうとすると、必要以上の空気循環量となり、エネルギーの無駄となるし、場所によって吹出空気温度を変えると、天井付近で熱による対流が発生して、環境を悪化させるおそれがある。クリーンルームの高さは４ｍ近くあり、天井からの吹出空気流で効果的に装置の周りの空気温度を均一にすることは難しいという問題がある。

また、変量生産に対応するために段階的投資や、頻繁なライン変更が行われることとなってきているが、従来方式では、装置の放熱負荷を全て処理できる容量の空調機をクリーンルーム建設時に予め設置しなければならず、投資が全て終わり生産設備がフル稼働するまでは、無駄な投資となるという問題もある。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、必要最小限の循環風量でクリーンルーム内の温度制御を行い得るとともに、生産量に応じた空調運転を可能とし且つ段階的に空調設備の増設を可能ならしめることを目的としている。

本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、天井面Ｃに必要数のファンフィルタユニット２，２・・を設置し、天井裏空間をプレナムチャンバー３に、床下空間をリターンプレムナム４に構成するとともに、該リターンプレムナム４から前記プレナムチャンバー３に空気が流通するリターンエリア５を備えたクリーンルームにおいて、作業者や照明、前記ファンフィルタユニット２，２・・等の固定的熱負荷を処理して前記クリーンルーム１内を所定温度に制御する循環用空調機６と、前記クリーンルーム１内に設置された各種装置７Ａ，７Ｂ・・において発生する熱負荷を処理して該各種装置７Ａ，７Ｂ・・内の温度を所定温度に制御するマルチ式空気調和機８Ａ，８Ｂ・・とを付設するとともに、前記リターンプレムナム４内に、前記マルチ式空気調和機８Ａ，８Ｂ・・における熱源側機器を配置する一方、前記各種装置７Ａ，７Ｂ・・の略下方位置に、前記マルチ式空気調和機８Ａ，８Ｂ・・への冷媒分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・を配置している。

上記のように構成したことにより、循環用空調機６により作業者や照明、前記ファンフィルタユニット２，２・・等の固定的熱負荷が処理されてクリーンルーム１内が所定温度に制御されるとともに、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・によりクリーンルーム１内に設置された各種装置７Ａ，７Ｂ・・において発生する熱負荷が処理されて各種装置７Ａ，７Ｂ・・内の温度が所定温度に制御されることとなる。従って、生産量に見合うだけのプロセスの異なる（換言すれば、放熱量の異なる）装置７Ａ，７Ｂ・・が隣接して設置されていたとしても、装置間の熱干渉を起こすおそれがなくなり、必要最小限の循環風量でクリーンルーム１内の温度制御を行い得るとともに、生産量に応じた空調運転が可能となる。

また、循環用空調機６を、建屋建設時に建屋の全領域をカバーする付帯設備として、あるいは段階的に生産設備が導入されるのに応じたエリアをカバーする付帯設備として設置し、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・を、設備導入に応じて随時増設するようにすることができるところから、段階的に設備を増設する際に無駄がなくなる。しかも、設備の増設時には、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・の設置が容易となるとともに、配管処理のみで設備増設に対応することができる。

本願発明の第１の手段によれば、天井面Ｃに必要数のファンフィルタユニット２，２・・を設置し、天井裏空間をプレナムチャンバー３に、床下空間をリターンプレムナム４に構成するとともに、該リターンプレムナム４から前記プレナムチャンバー３に空気が流通するリターンエリア５を備えたクリーンルームにおいて、作業者や照明、前記ファンフィルタユニット２，２・・等の固定的熱負荷を処理して前記クリーンルーム１内を所定温度に制御する循環用空調機６と、前記クリーンルーム１内に設置された各種装置７Ａ，７Ｂ・・において発生する熱負荷を処理して該各種装置７Ａ，７Ｂ・・内の温度を所定温度に制御するマルチ式空気調和機８Ａ，８Ｂ・・とを付設して、循環用空調機６により作業者や照明、前記ファンフィルタユニット２，２・・等の固定的熱負荷が処理されてクリーンルーム１内が所定温度に制御されるとともに、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・によりクリーンルーム１内に設置された各種装置７Ａ，７Ｂ・・において発生する熱負荷が処理されて各種装置７Ａ，７Ｂ・・内の温度が所定温度に制御されるようにしたので、生産量に見合うだけのプロセスの異なる（換言すれば、放熱量の異なる）装置７Ａ，７Ｂ・・が隣接して設置されていたとしても、装置間の熱干渉を起こすおそれがなくなり、必要最小限の循環風量でクリーンルーム１内の温度制御を行い得るとともに、生産量に応じた空調運転が可能となるという効果がある。また、循環用空調機６を、建屋建設時に建屋の全領域をカバーする付帯設備として、あるいは段階的に生産設備が導入されるのに応じたエリアをカバーする付帯設備として設置し、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・を、設備導入に応じて随時増設するようにすることができるところから、段階的に設備を増設する際に無駄がなくなるという効果もある。しかも、前記リターンプレムナム４内に、前記マルチ式空気調和機８Ａ，８Ｂ・・における熱源側機器を配置する一方、前記各種装置７Ａ，７Ｂ・・の略下方位置に、前記マルチ式空気調和機８Ａ，８Ｂ・・への冷媒分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・を配置したことにより、設備の増設時には、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・の設置が容易となるとともに、配管処理のみで設備増設に対応することができるという効果もある。

以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について説明する。

このクリーンルーム空調システムは、図１に示すように、クリーンルーム１の天井面Ｃには、必要数のファンフィルタユニット２，２・・が設置され、天井裏空間がプレナムチャンバー３を、床下空間がリターンプレムナム４を構成することとなっており、該リターンプレムナム４から前記プレナムチャンバー３に空気が流通するリターンエリア５を備え、該ファンフィルタユニット２，２・・の設置数または稼働数を選定することにより所望の空気循環経路Ｌが形成されることとなっている。

前記各ファンフィルタユニット２は、圧縮機１０、室外ファン１１および熱交換器（通常は凝縮器として作用する）１２を内蔵した室外機Ｘ1に接続される熱交換器１２（通常は蒸発器として作用する）を備えており、作業者や照明、該ファンフィルタユニット２，２・・等の固定的熱負荷を処理して前記クリーンルーム１内を所定温度（例えば、２３±１℃）に制御するマルチ式の循環用空調機６を構成している。このようにすると、設備が導入されているところと、導入されていないところとを細かく制御できる。なお、この循環用空調機６は、従来と同じように、空気循環経路Ｌの途中に設置したドライコイルとすることもできる。

一方、前記クリーンルーム１内に設置された各種装置７Ａ，７Ｂ・・には、該装置７Ａ，７Ｂ・・おいて発生する熱負荷を処理して該装置７Ａ，７Ｂ・・内の温度を所定温度に制御する設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・が付設されている。

前記循環用空調機６は、建屋建設時に建屋の全領域をカバーする付帯設備として、あるいは段階的に生産設備が導入されるのに応じたエリアをカバーする付帯設備として設置される。また、前記設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・は、設備導入に応じて随時設置される。

前記設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・としては、マルチ式空気調和機が採用され、前記リターンプレムナム４内には、前記マルチ式空調機８Ａ，８Ｂ・・における熱源側機器として作用する熱駆動ポンプユニット１３が配置されており、前記装置７Ａ，７Ｂ・・の略下方位置には、前記設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・への冷媒分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・が配置されている。前記熱駆動ポンプユニット１３は、圧縮機１４、室外ファン１５および熱交換器（通常は凝縮器として作用する）１６を内蔵している室外機Ｘ2に接続されており、室外機Ｘ2で得た熱源を熱駆動ポンプユニット１３を介して設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・に伝達することとなっている。なお、室外機Ｘ2の代わりに、工場の冷水系（例えば、７℃の冷水）を接続するようにしてもよい。このマルチ式空調機８Ａ，８Ｂ・・は、潜熱を利用して熱を輸送できる冷媒を循環し、熱交換器等や制御対象に設けた温度センサーで個別に温調を行うようにしている。冷媒は、可燃性や毒性のない安全なものなら制限はない。また、室外機Ｘ2の代わりに冷却塔を、熱駆動ポンプ１３の代わりに水冷ヒートポンプを採用する構成としてもよく、その場合、独自の冷却塔を備えても良いが、高温プロセスの冷却に使用する工場ユーティリティの冷却水系を接続するようにしても良い。

本実施の形態においては、前記装置７Ａは製造装置とされ、装置７Ｂはミニエンバイロメント（以下、ＥＦＥＭという）とされ、装置７Ｃは制御盤とされ、装置７Ｄはプロセス装置とされており、製造装置７Ａには、熱交付きファンフィルタユニット８Ａが付設され、ＥＦＥＭ７Ｂには、熱交付きファンフィルタユニット８Ｂが付設され、制御盤７Ｃには、盤用クーラ８Ｃが付設され、プロセス装置７Ｄには、フレキシブル冷却プレート８Ｄが付設されている。

また、循環用空調機６を、建屋建設時に建屋の全領域をカバーする付帯設備として、あるいは段階的に生産設備が導入されるのに応じたエリアをカバーする付帯設備として設置し、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・を、設備導入に応じて随時増設するようにすることができるところから、段階的に設備を増設する際に無駄がなくなる。例えば、図２に示すように、既存の設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・に対して冷水配管１７と接続された冷媒循環ユニット（例えば、ヒートポンプユニット）Ｕを介して冷媒を循環させるように構成しておけば、次期投資ラインＫには、冷媒配管の増設のみで対応することができる。矢印は増設方向を示す。

また、各種装置７Ａ，７Ｂ・・の略下方位置に、マルチ式空気調和機（即ち、設備用空調機）８Ａ，８Ｂ・・への冷媒分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・を配置するようにしているため、配管処理のみで設備増設に対応することができることは勿論のこと、対象装置群７Ａ，７Ｂ・・になるべく近く分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・が設置されることとなり、冷媒量、配管抵抗を減らすことができる。

ところで、分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・には、着脱可能な継ぎ手を設けておき、レイアウト変更に柔軟に対応できるようにするのが望ましい。また、分岐ポート９Ａ，９Ｂ・・から各熱交換器（即ち、設備用空調機８Ａ，８Ｂ・・）への配管の一部または全部をフレキシブルな配管として、メンテナビリティを確保できるようにするのが望ましい。さらに、熱交付きファンフィルタユニットの場合、熱交換器は、アウトガスや腐食しない材質（例えば、フッ素樹脂やニッケルメッキ）のものを使用するのが望ましく、パーティクルフィルタの直前に取り付け、モータやケミカルフィルタの交換が可能なようにするのが望ましい。

本願発明の実施の形態にかかるクリーンルーム空調システムを示す断面図である。本願発明の実施の形態にかかるクリーンルーム空調システムにおける設備増設時の態様を説明する説明図である。

１はクリーンルーム
２はファンフィルタユニット
３はプレナムチャンバー
４はリターンプレナム
５はリターンエリア
６は循環用空調機
７Ａ，７Ｂ・・は各種装置
８Ａ，８Ｂ・・は設備用空調機
９Ａ，９Ｂ・・は冷媒分岐ポート

Claims

天井面（Ｃ）に必要数のファンフィルタユニット（２），（２）・・を設置し、天井裏空間をプレナムチャンバー（３）に、床下空間をリターンプレムナム（４）に構成するとともに、該リターンプレムナム（４）から前記プレナムチャンバー（３）に空気が流通するリターンエリア（５）を備えたクリーンルームにおいて、作業者や照明、前記ファンフィルタユニット（２），（２）・・等の固定的熱負荷を処理して前記クリーンルーム（１）内を所定温度に制御する循環用空調機（６）と、前記クリーンルーム（１）内に設置された各種装置（７Ａ），（７Ｂ）・・において発生する熱負荷を処理して該各種装置（７Ａ），（７Ｂ）・・内の温度を所定温度に制御するマルチ式空気調和機（８Ａ），（８Ｂ）・・とを付設するとともに、前記リターンプレムナム（４）内には、前記マルチ式空気調和機（８Ａ），（８Ｂ）・・における熱源側機器を配置する一方、前記各種装置（７Ａ），（７Ｂ）・・の略下方位置には、前記マルチ式空気調和機（８Ａ），（８Ｂ）・・への冷媒分岐ポート（９Ａ），（９Ｂ）・・を配置したことを特徴とするクリーンルーム空調システム。