JP5154976B2 - 局所空間の空気清浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーンルーム、クリーンブース又はクリーンチャンバ等において、局所的により高度の空気清浄空間を形成するための空気清浄化装置に関する。

半導体やフィルムなどの製造工場、精密機械工場、薬品・医薬の製造工場などでは、僅かでも浮遊粒子が存在すると、製造中に製品に付着して製品不良を起こすため、工場全体または作業室全体を必要に応じて清浄な状態に維持し、製品の品質と信頼性に努め、歩留まりを向上させている。このような目的で清浄化した部屋をクリーンルームと言い、非常に高い清浄環境が確保されている。

前記クリーンルームにおいては、空気を清浄な状態に保つために、たとえば天井または一方側壁面に高性能エアフィルタを配設するとともに、床または他方側壁面に多数の空気排出孔を形成し、循環路の途中に循環用ファンを配設し、前記高性能エアフィルタを巡るように空気を循環させている。

空気循環方式には、大別すると、図４に示されるように、クリーンルームＣＲの天井面に高性能エアフィルタ５０，５０…を配設するとともに、この天井裏空間を仕切り、ダクトシャフト（ダクト空間）５１の天井部分（仕切り部分）に中型送風機５２を配設し、クリーンルームＣＲからグレーチング床５３を抜けた空気の一部を冷却コイル５４を通すことにより顕熱を奪った後、ダクトシャフト５１を上昇してくる空気を再び前記中型送風機５２によって前記天井裏空間に供給して空気を循環させるようにしたファンモジュールユニット方式（ＦＭＵ方式）と、図５に示されるように、一体のケーシング内に小型の送風機５５と高性能エアフィルタ５０とを内蔵したファンフィルターユニットをクリーンルームＣＲの天井部分に均一に配設し、この一体型送風機の押込み力により空気を循環させるようにしたファンフィルターユニット方式（ＦＦＵ方式）とがある。

前記クリーンルームにおいて、局所的にさらに空気清浄度の向上を図りたい場合は、別途清浄度を上げたい領域の上部に、ファンフィルタユニットを増設することが行われている。

例えば下記特許文献１では、クリーンルーム室内において、ケーシング天板に設けられ、ケーシング内に空気を供給するファンと、ケーシングの空気吹出口に設けられたフィルタと、空気吹出口の口形に沿って空気の吹出方向に延在し、空気吹出口の差し渡し方向に複数並設され、空気吹出口の差し渡し方向に順次偏角して空気の吹出方向に向けて拡開して設けられた羽根板とを備えた空気清浄化装置を設けることが提案されている。
特開２００６−１１２７５５号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のような空気清浄化装置の場合は、天井に固定して設置されるため、この場合に吹き出し高さ位置や吹き出し方向などを任意に設定することができなかった。空気清浄化装置の設置後に、吹き出しの位置や方向を変更する必要性が生じた場合には、フレーム増設工事、ダクト接続工事など大掛かりな工事を必要とした。

また、上記空気清浄装置では、空気吹出口に前記羽根板を設けることにより、空気清浄装置からの清浄処理された空気によるエアカーテンが空気吹出口から拡散して形成されるというものであるが、実際には、清浄処理された空気が対象空間に到達するまでに、清浄空気の吹出範囲が狭くなる縮流が生じて、周辺の空気と混合してしまい対象空間の空気が汚染されやすかった。また、広い範囲に拡散させようとすると、羽根板の増設、調整に多大な労力を要する。

そこで本発明の主たる課題は、クリーンルーム、クリーンブース又はクリーンチャンバ等において、局所的により高度の空気清浄空間を形成するための装置であって、吹き出しの位置や方向を任意に設定でき、拡散性に優れた局所空間の空気清浄化装置を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、ケーシング内に送風機とエアフィルタとを内蔵したファンフィルタユニットを用いた局所空間の空気清浄化装置であって、
既設天井またはフレーム状支持材に固定ベースを設け、この固定ベースに一端が１方向に回動調整自在に軸支された第１アームと、この第１アームの他端に１方向に回動調整自在に軸支された第２アームと、この第２アームの他端に２方向に回動調整自在に軸支された第３アームとからなる多関節支持アームによって前記ファンフィルタユニットを支持するとともに、前記固定ベースにワイヤー巻き上げ式バランサーを配設し、このワイヤー巻き上げ式バランサーから繰り出されたワイヤーの先端を前記第２アームと第３アームとの関節部に連結し、前記ファンフィルタユニットの吹出口に、略半円筒形を成すとともに、多数の開孔が形成された吹出板を取り付けたことを特徴とする局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項１記載の発明は、先ず第１に、ファンフィルタユニットを多関節支持アーム及びワイヤー巻上げ式バランサーから繰り出されたワイヤーによって支持することにより、吹き出しの高さ位置及び吹き出し方向を調整可能としたものである。具体的には、既設天井またはフレーム状支持材に固定ベースを設け、この固定ベースに一端が１方向に回動調整自在に軸支された第１アームと、この第１アームの他端に１方向に回動調整自在に軸支された第２アームと、この第２アームの他端に２方向に回動調整自在に軸支された第３アームとからなる多関節支持アームによって前記ファンフィルタユニットを支持する構成とした。これにより、多関節支持アームの第１アームと第２アームとのなす角を調整することによって吹き出しの高さ位置が調整可能となり、また第３アームの回動角度を２方向に適宜変化させることによって吹き出し方向が調整可能となっている。また、前記固定ベースにワイヤー巻上げ式バランサーを配設し、このワイヤー巻上げ式バランサーから繰り出されたワイヤーの先端を前記第２アームと第３アームとの関節部に連結したため、前記吹き出しの調整においてファンフィルタユニットを僅かな力で簡単に上下動させることができるとともに、任意の高さ位置で停止できるようになり、調整作業を容易としている。

さらに第２に、ファンフィルタユニットの吹出口に、略半円筒形をなすとともに、多数の開孔が形成された吹出板を取り付けることによって、清浄空気を広範囲に拡散して吹き出すことができる広拡散吹出口としたものである。これにより、吹出範囲の縮流によって対象空間が周辺空気に汚染される事態が抑えられ、前述の吹き出しの高さ位置及び方向の調整機構と組み合わせることにより、局所空間のより高度な空気清浄化を可能としている。

請求項２に係る本発明として、前記固定ベースは、既設天井またはフレーム状支持材に固設されたレールに沿って移動可能としてある請求項１記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項２記載の発明は、前記固定ベースが、既設天井またはフレーム状支持材に固設されたレールに沿って移動可能とすることにより、前述の吹出範囲の高さ位置および方向の調整と同時に、水平方向の位置調整も可能としたものである。

請求項３に係る本発明として、前記ワイヤー巻き上げ式バランサーとして、ワイヤー巻取りドラムと、このワイヤー巻取りドラムに内蔵された渦巻きバネと、ワイヤ巻取りドラムに巻回されたワイヤーとからなるスプリングバランサーが用いられている請求項１、２いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項３記載の発明は、前記ワイヤー巻上げ式バランサーの具体的な構成であり、耐荷重性、取扱い性などの観点から、ワイヤー巻取りドラムと、このワイヤー巻取りドラムに内蔵された渦巻きバネと、ワイヤ巻取りドラムに巻回されたワイヤーとからなるスプリングバランサーを用いることが好ましい。

請求項４に係る本発明として、前記吹出口の各４辺に、略吹出側方向に向けた照明装置を取り付けてある請求項１〜３いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項４記載の発明は、空気清浄化装置を作業エリア上方に設置した場合に作業面に装置自体の影ができて作業環境を悪化させることに鑑みてなされたものである。すなわち、吹出口の各４辺に、略吹出側方向に向けた照明装置を取り付けることにより、装置自体の影を防止するとともに、別途照明装置を設けた場合に生じる気流の乱れによる空気汚染を防止したものである。

以上詳説のとおり本発明によれば、クリーンルーム、クリーンブース又はクリーンチャンバ等において、局所的により高度の空気清浄空間を形成するための装置であって、吹き出しの位置や方向を任意に設定でき、拡散性に優れた局所空間の空気清浄化装置が提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明に係る局所空間の空気清浄化装置１の縦断面図である。

前記空気清浄化装置１は、ケーシング４内に送風機３とエアフィルタ５とを内蔵したファンフィルタユニット２を用い、既設天井またはフレーム状支持材に固定ベース１０を設け、この固定ベース１０に一端が１方向（紙面左右方向）に回動調整自在に軸支された第１アーム８Ａと、この第１アーム８Ａの他端に１方向（紙面左右方向）に回動調整自在に軸支された第２アーム８Ｂと、この第２アーム８Ｂの他端に２方向（紙面左右方向及び前後方向）に回動調整自在に軸支された第３アーム８Ｃとからなる多関節支持アーム８によって前記ファンフィルタユニット２を支持するとともに、前記固定ベース１０にワイヤー巻き上げ式バランサー１３を配設し、このワイヤー巻き上げ式バランサー１３から繰り出されたワイヤー１４の先端を前記第２アーム８Ｂと第３アーム８Ｃとの関節部に連結したものである。さらに、前記ファンフィルタユニット２の吹出口には、略半円筒形を成すとともに、多数の開孔７、７…が形成された吹出板６が取り付けられている。

前記送風機３としては、任意の送風機、たとえば多翼送風機、ターボ送風機、リミットロード送風機などの遠心送風機や、プロペラ送風機などの軸流送風機などを使用することができるが、これらの内、特にはユニット全体の小型化を重視する場合には、多翼送風機やプロペラ軸流送風機などが好適に使用される。なお、図示しないが、前記送風機３の空気流入側にプレフィルタを設けることもできる。また、空気吹出側に吸音装置などを設け消音化を図ることもできる。

前記高性能エアフィルタ５としては、通常的にクリーンルームで使用されている、DOP試験法でDOPの0.3μｍの粒子に対して99.97％以上の捕集効率を持つHEPAフィルターが好適に使用される。

前記多関節支持アーム８は、図１に示されるように、回動支持された各関節部に、各アームを任意角度で固定可能な手動式のストッパー１２ａ〜１２ｄを備えた多関節リンク機構によって構成されている。具体的には、関節部１１ａにおいて前記固定ベース１０と第１アーム８Ａの一端とが左右方向に回動自在かつストッパー１２ａによって固定可能に軸支され、関節部１１ｂにおいて第１アーム８Ａの他端と第２アーム８Ｂの一端とが左右方向に回動自在かつストッパー１２ｂによって固定可能に軸支され、関節部１１ｃにおいて第２アーム８Ｂの他端と第３アーム８Ｃの一端とが左右方向に回動自在かつストッパー１２ｃによって固定可能に軸支されるとともに、前後方向に回動自在かつストッパー１２ｄによって固定可能に軸支されている。そして、第３アーム８Ｃの他端にはファンフィルタユニット２が固設されている。

ファンフィルタユニット２の高さ位置を調整する場合には、ストッパー１２ａ、１２ｂ、１２ｃの固定状態を解除し、ファンフィルタユニット２を上下動させることにより、第１アーム８Ａと第２アーム８Ｂとのなす角を適宜変化させ、所定位置で前記ストッパー１２ａ、１２ｂ、１２ｃを固定することにより行われる。また、ファンフィルタユニット２の吹き出し方向を調整する場合には、ストッパー１２ｃの固定状態を解除して、ファンフィルタユニット２を左右方向に回動させ、及び／又はストッパー１２ｄの固定状態を解除して、ファンフィルタユニット２を前後方向に回動させ、所定角度で各ストッパー１２ｃ、１２ｄを固定することにより行われる。

前記固定ベース１０は、図示されるように、既設天井またはフレーム状支持材に固設されたレール２１に沿って移動可能としてもよい。これにより、空気浄化装置１の水平方向の移動も可能となり、吹き出し位置も任意に変更できるようになる。

前記ワイヤー巻上げ式バランサー１３は、上下方向に移動されるファンフィルタユニット２を僅かな力で簡単に上下動させるとともに、任意の高さ位置で停止可能とするために、前記ファンフィルタユニット２の重量と力学的平衡関係を保つためのバランサー装置である。

この渦巻きバネ式バランサー装置は、支軸と、この支軸により回動自在に支持されファンフィルタユニット２を吊持する吊りワイヤ１４を巻き取っている巻取りドラムと、前記支軸に外嵌して配設されるとともに、内方端が前記支軸に係止された渦巻きバネとからなる装置であり、渦巻きバネによる回転方向の付勢力を利用してファンフィルタユニット２を吊持している吊りワイヤ１４を巻き取っている巻取りドラムに巻き上げ方向の力を与え、ファンフィルタユニット２の重量と釣り合う平衡力を作用させる。

上記ワイヤー巻上げ式バランサー１３を併設したことによって、ファンフィルタユニット２の高さ位置を変更する場合、ストッパー１２ａ、１２ｂを解除したとしても、ファンフィルタユニット２が急激に落下するのを防止でき、安全に位置変更作業を行うことが可能となる。なお、前記ワイヤー巻上げ式バランサー１３に代えて、エア式バランサーなどを使用することも可能である。

一方、前記吹出板６は、表面に多数の開孔７、７…が形成されたアルミニウムまたは樹脂板などのパンチング材を略半円筒形に成形したものである。なお、略半円筒形の軸方向両端は、略半円形の板状体によって閉鎖されている。これにより、図２に示されるように、空気吹出方向に対して縮流が少なく広範囲に清浄空気を供給できる吹出範囲とすることができるようになる。

図３は、吹出板６の開口７の開口率（孔の直径）と、吹出板６から７５ｍｍ離れた位置における風速との関係を示したグラフである。図中●印で示した線は１２箇所の各測定点の平均風速、○印で示した線は前記平均風速との最大誤差である。すなわち、平均風速との最大誤差が小さくなればなる程、吹出板６の各開口７、７…からの吹出風速が均一であることを示している。この結果、開口率が２３％〜４０％（孔の直径１ｍｍ〜２ｍｍ）において平均風速との誤差が極めて小さくなり、吹出板６の表面からの吹出範囲が広範囲且つ均等に形成されるようになる。

ここで、前記エアフィルタ５と吹出板６との間には、空気拡散用の中空空間６ａが形成されている。これにより、この中空空間６ａに十分に空気が拡散し、開口７、７…からの吹出空気をより均一化することができる。

一方、前記吹出口の各４辺には、略吹出側方向に向けた照明装置９を取り付けることが好ましい。これにより、ファンフィルタユニット２によってできる作業面の影を抑えることができ、作業環境を維持できるようになる。ここで、前記照明装置９は、ＬＥＤであることが好ましい。また、前記吹出板６をアクリル板などの透明素材で形成した場合には、吹出板６が照明装置９による照明の妨げとならず、より好ましい態様である。

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、多関節アーム８の第３アーム３Ｃの他端にファンフィルタユニット２が固設されるようにしたが、ファンフィルタユニット２のケーシング４の天板上部に設けた手締めネジ２０、２０により、ファンフィルタユニット２を多関節アーム８に対して着脱自在としてもよい。

本発明に係る局所空間の空気清浄化装置１の縦断面図である。 その吹出範囲を示す概略図である。 吹出板６の開口７の開口率（孔の直径）と、吹出板６から７５ｍｍ離れた位置における風速との関係を示したグラフである。 従来のＦＭＵ方式クリーンルームの概略構造図である。 従来のＦＦＵ方式クリーンルームの概略構造図である。

符号の説明

１…空気清浄化装置、２…ファンフィルタユニット、３…送風機、４…ケーシング、５…エアフィルタ、６…吹出板、７…開孔、８…多関節アーム、９…照明装置、１０…固定ベース、１３…ワイヤー巻上げ式バランサー、１４…ワイヤー

Claims (4)

1. ケーシング内に送風機とエアフィルタとを内蔵したファンフィルタユニットを用いた局所空間の空気清浄化装置であって、
   既設天井またはフレーム状支持材に固定ベースを設け、この固定ベースに一端が１方向に回動調整自在に軸支された第１アームと、この第１アームの他端に１方向に回動調整自在に軸支された第２アームと、この第２アームの他端に２方向に回動調整自在に軸支された第３アームとからなる多関節支持アームによって前記ファンフィルタユニットを支持するとともに、前記固定ベースにワイヤー巻き上げ式バランサーを配設し、このワイヤー巻き上げ式バランサーから繰り出されたワイヤーの先端を前記第２アームと第３アームとの関節部に連結し、前記ファンフィルタユニットの吹出口に、略半円筒形を成すとともに、多数の開孔が形成された吹出板を取り付けたことを特徴とする局所空間の空気清浄化装置。
2. 前記固定ベースは、既設天井またはフレーム状支持材に固設されたレールに沿って移動可能としてある請求項１記載の局所空間の空気清浄化装置。
3. 前記ワイヤー巻き上げ式バランサーとして、ワイヤー巻取りドラムと、このワイヤー巻取りドラムに内蔵された渦巻きバネと、ワイヤ巻取りドラムに巻回されたワイヤーとからなるスプリングバランサーが用いられている請求項１、２いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置。
4. 前記吹出口の各４辺に、略吹出側方向に向けた照明装置を取り付けてある請求項１〜３いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置。

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