JP6734769B2 - 簡易クリーンブース - Google Patents

Description

本発明は、屋内に置く簡単に組み立て可能で、静かで均一な清浄空間を与える簡易クリーンブースに関するものである。

屋内の所定の作業空間をクリーン化する要求や、クリーンルーム内空間をさらに超クリーン空間にする要求が増えている。

特許文献１は、エアー吸い込み口からエアーを吸い込んで、導入ダクトに導き、循環ファンを通して天井に設置された導入函にエアーを導き、天井に張られたＨＥＰＡフィルタを通過させてクリーン化して、下方に吹き出す大掛かりなクリーンブース装置である。

特許文献２は、脚柱と梁に清浄化ユニットを取り付けて、清浄空気を吹き出しフードで気流方向を一方向に制御して高風速で吹き出す機構である。

また、特許文献３は、筐体の下端に設けられた鉛直方向に伸縮可能な支柱と、支柱の下端にキャスターを備えた筐体に、複数のソックダクトを取り付けた対向配置する一対のブース本体と伸縮可能な骨組部材で空間を仕切る仕切り部と天井部材により構成された大掛かりなクリーンブースである。

特開平７−１２７８８９号公報 特開２０１０−１７５２３３号公報 特開２０１２−１２７５７１号公報

特許文献１のクリーンブース装置は、圧力損失の大きいＨＥＰＡフィルタを用いているので、送風機も大型で、振動、騒音が発生して作業者に不快感を与える。特許文献２の機構では、作業者に直接強い空気が当たり不快である。また、吹き出し気流に方向性があり室内空間の清浄度は均一でなく、フィルタ圧力損失が高く、騒音、振動も発生して静かとは言えない。さらに、特許文献３のクリーンブースでは、筐体内に設置された送風機は高風量を要求されるため大型で、騒音、振動は大きなものである。

このように、従来は大掛かりなクリーンブースとなり、専門家による組立が必要で、また騒音、振動も発生して静かな均一清浄空間を与えていなかった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、大掛かりなクリーンブースでなく、現場で簡単に組み立て可能で、静かで均一な清浄空間を与える経済的な簡易クリーンブースを提供することである。

上述した目的を達成するために本発明では、支柱、梁、間仕切り壁、天井、出入り口によるブース構造物と、ソックフィルタ付送風機ユニットの２つの構造物で構成されている。前者の構造物は支柱と梁によって外郭が作られ、それに仕切り壁、天井、出入り口が付帯されている。また、後者の構造物はソックフィルタ付送風機ユニットで、天井近くの梁に送風機用架台を中央付近に取り付けて、その架台に送風機を設置し、その送風機に天井より吊り下げられたソックフィルタを、連結部を通して送風機に取り付けている。そこで、ブース外汚染空気を送風機に取り込んでソックフィルタを通過させて空気を清浄化して、その清浄空気をソックフィルタの広い面積から、かつ天井付近から静かに低風速で床面に向かって全方向に渡って下に流し、少ない風量と低風速でブース内を均一に清浄化して、間仕切り壁下端と床面との隙間から清浄空気を排出することを特徴とする簡単に組立可能な静かで、均一清浄空間を与える簡易クリーンブースである。

即ち、支柱と梁とで骨組みをなし、該骨組みに天井と側壁と出入り口とを設けたブース本体と、該ブース本体の一の側壁の上部に設置した送風機と、該送風機に連結され、前記ブース本体内において天井近傍に吊り下げられたソックフィルタとを備え、送風機から取り込んだ空気をソックフィルタを通して清浄化し、該清浄化空気を前記ソックフィルタからブース本体内の床面に向かって流下すると共に、前記側壁と床面との間に前記清浄化空気をブース本体外に排出する隙間を設けたことを特徴とする。

送風機は、ブース本体の外部に取り付けることが好ましい。送風機の運転時の騒音から作業者を保護することができるからである。

具体的には、送風機は、架台を介してブース本体に設置することが好ましく、一の側壁の天井に沿って設けた上側の梁と、該上側の梁の直下に平行して設けた下側の梁との間に架台を介して設置するか、下側の梁を中間の梁として、その下に更に別の梁を平行して設け、前記中間の梁と前記別の梁との間に架台を支持する支柱を設けるという手段を用いる。

また、送風機の取付手段は公知の手段を採用することができるが、送風機を設置する架台は、ソックフィルタを連結する側の端部に外向きのフランジを有して、該フランジを梁に固定するようにすれば、架台の構築が簡単で、送風機の設置も楽に行える。

なお、ブース本体の構成部材は軽量であることが、その構築や移動を容易に行える点から好ましく、少なくとも送風機を設置した一の側壁は樹脂板によって構成すると共に、送風機を設置した一の側壁を除く他の側壁は樹脂フィルムによって構成する他、全ての側壁を樹脂板によって構成することもある。

一方、より高い清浄度を得るために、複数のソックフィルタ付き送風機を並列に設置することもある。

なお、床面との隙間から清浄化空気を排出する側壁は、その下端を上下して前記隙間の大きさを調整可能とすれば、運転初期では隙間を大きくすることで室内外の空気の循環効率を高めて、短時間に清浄度を高めると共に、清浄度が一定に達して安定したならば隙間を小さくすることで無駄に清浄化空気を室外に排出しないようにして、一定の清浄度を維持することができるからである。

さらに、送風機には、ソックフィルタの内部に位置して、前記送風機からの風を整流する、前記ソックフィルタよりも目が荒いネット状バッグをさらに連結することが好ましい。送風機より送り出される風は、断面方向に均一な速度や方向ではなく、そのうえ時間的にも変動してソックフィルタを振動させることがあるためである。

他方、本発明は、既に空気清浄化機能を備えたクリーンルームに適用し、その清浄度を一層高める目的で実施することが可能である。その方法としては、ソックフィルタ付き送風機を設置したブース本体をそのままクリーンルームで使用する方法と、ブース本体に代えてを、クリーンルームにソックフィルタ付き送風機を設置する方法とがある。具体的に、後者方法では、送風機をクリーンルームの室内外何れかに設置すると共に、ソックフィルタを室内の天井に吊り下げた状態で前記送風機に連結し、さらに、前記送風機にはソックフィルタの内部に位置して、前記送風機からの風を整流する、前記ソックフィルタよりも目が荒いネット状バッグを連結し、前記送風機から取り込んだ空気をネット状バッグを介してソックフィルタにて清浄化し、該清浄化空気を室内天井から床面に向かって流下することを特徴とする。

本発明の簡易クリーンブースを用いれば、専門家でなくても簡単に組み立てることができ、静かで、均一な清浄空間を経済的に設けることができる。

本発明の一実施形態に係る簡易クリーンブースの斜視図 同、側面図 同、正面図 同、背面図 同、送風機ユニットの（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図 送風機ユニットの別の取り付け態様を示した簡易クリーンブースの背面図 同、要部の拡大図 本発明の他の実施形態を示した簡易クリーンブースの斜視図 本発明のさらに別の実施形態を示した簡易クリーンブースの斜視図 ネット状バッグの拡大図

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は本発明の簡易クリーンブース１の斜視図である。図１に示すように、長い支柱２ａ、奥行方向梁３ａ、幅方向梁３ｂ、間仕切り壁５ａ、５ｂ、天井５ｃの構造物を作成し、送風機ユニット４を２本の幅方向梁３ｂと２本の短い支柱２ｂに中央付近に取り付けて、天井から吊り下げられて、水平方向に向かう円筒形状のソックフィルタ６を送風機ユニット４に装着した簡単に組立可能な構成となっている。

簡易クリーンブース１のブース外汚染空気を送風機ユニット４に取り込み、広い濾過面積をもつソックフィルタ６を通して清浄化して、清浄空気を天井付近から全方向に均一に低速で下流させて、簡易クリーンブース１内を清浄化させ、間仕切り壁の下端５ｅと床面７の間隙から簡易クリーンブース１外に清浄化した空気を押し流す。この循環を繰り返して、簡易クリーンブース１内を所要のクリーン度をもつ清浄空間にする。低速で清浄空気を流すことができるのはソックフィルタ６の吹き出し濾過面積が従来のＨＥＰＡフィルタユニットの吹き出し面積より格段に大きいためである。

送風機ユニット４は、梁３ｂの中央部付近に取付けるのが、空気拡散の均一化から好ましい。簡易クリーンブース１内の騒音は７５ｄＢ以下、さらには６５ｄＢ以下が作業者への影響から好ましい。

本発明の簡易クリーンブース１の大きさは、幅２〜５ｍ、奥行２〜６ｍ、高さ２ｍ〜３ｍが中心的である。もっと、大きなサイズが必要な場合はこれを連結して対応する。本発明の簡易クリーンブース１の移動を容易にするため支柱下にキャスターを取り付けることも可能である。

円筒状ソックフィルタ６の長さは１ｍ以上、また、この直径は２０〜５０ｃｍが好ましい。ソックフィルタ６は広い濾過面積から清浄空気を吹き出すため、低速で均一な清浄空間を得るために換気回数を少なくしても清浄空間を維持できて効率的である。

図２は本発明の側面図である。簡易クリーンブース１の側面は、長い支柱２ａと奥行方向梁３ａに間仕切り壁５ａで構成されている。送風機ユニット４に取り込んだブース外汚染空気を円筒形状のソックフィルタ６に送り込んで清浄化して簡易クリーンブース１内を清浄化する。

このソックフィルタ６は送風機ユニット４の図５（ｂ）に示す連結部４ｂに取付け、バンド６ｄを使用して空気が漏れないように締め付けられている。ソックフィルタ６は天井の梁３ａに取り付けられた吊り下げ金具６ｂを使用して、ソックフィルタ６の吊り下げ部６ａに作られた金具とめ穴６ｃに取付け、吊り下げられている。

ソックフィルタ６は繊維を用いた通気性が良く粒子を捕捉する不織布、織物、編物などを使用する。特に、低圧損、高捕集のエレクトレット不織布の使用は好ましい。捕集効率は０．３μｍ粒子を９８％以上のものが好ましい。

ソックフィルタ６の長さは簡易クリーンブース１の奥行方向に、間仕切り壁５ａ近くまで伸ばすのが濾過面積を広くして低速で均一吹き出しことから好ましい。具体的には、簡易クリーンブース１の奥行の３分の２以上あるのが好ましい。これは、ソックフィルタ６の清浄空気吹き出し面積を大きくするので、空気流を低速化でき、作業者の健康への影響及び実験への障害を少なくすることができ好ましい。また、簡易クリーンブース１内を天井側から床面に向かって均一に低速で清浄化するので好ましい。

送風機ユニット４の設置場所は、簡易クリーンブース１内外いずれも可能ではあるが、送風機４ｄの運転時に生ずる騒音から作業者を保護するため、ブース外の方が好ましい。また、清浄空気の室内均一分散から天井近くの梁の中央部付近に置くのが好ましい。送風機ユニット４が高風量化により重くなる場合は、梁から下受け棚を取り付けて補強することも可能である。さらに、仕切り壁の下端５ｅと床面７との間隙幅は実線と破線で示すように調整できるようにするのが好ましい。簡易クリーンブース１の清浄化開始時には間隙幅を大きして、清浄度が安定したら間隙幅を小さくするのが清浄度の安定性から好ましい。具体的には、仕切り壁の下端５ｅを折り曲げるような方法で間隙幅を調整する。

図３は本発明の正面図で、長い支柱２ａ、横方向梁３ｂ、間仕切り壁５ａ、出入り口５ｄで構成されている。出入り口５ｄは、間仕切り壁５ａを中央付近で重ねるようにして出入り口とする。また、出入り口５ｄの代わりに扉やシャッターなどを取り付けても本発明を阻害するものでない。

図４は本発明の背面図で、長い支柱２ａ、短い支柱２ｂ、中ぐらいの長さの支柱２ｃ、幅方向梁３ｂ、間仕切り壁５ｂで構成され、２本の支柱２ｂと２本の幅方向梁３ｂとに送風機ユニット４をビス４ｈで取付ける。ビス４ｈは図７に示す防振ワッシャー４ｌを介して中央付近に取付ける。

図５（ａ）は本発明の送風機ユニット４を出入り口５ｄ側から見た正面図で、送風機架台４ａ、連結部４ｂ、フランジ４ｃ、送風機４ｄで構成されている。送風機４ｄは送風機架台４ａに、図５（ｂ）に示す防振材４ｋを介して取り付けられている。

図５（ｂ）は本発明の送風機ユニット４の側面図で、送風機架台４ａ、連結部４ｂ、フランジ４ｃ、送風機４ｄ、吸音材４ｅ、プレフィルタ４ｆ、保護ネット４ｊ、防振材４ｋである。送風機架台４ａは、送風機４ｄを内蔵する角筒状本体の連結部４ｂ側の端部（保護ネット４ｊを取り付ける側とは反対側の端部）に外向きのフランジ４ｃを周設している。これによれば、送風機ユニット４は送風機架台４ａのフランジ４ｃをビス穴４ｇを通じて梁３ｂ・短い支柱２ｂにビス止めすることができ、楽に送風機ユニット４をブース本体の骨格に取り付けることができる。ただし、送風機ユニット４（送風機架台４ａ）の取付手段はフランジ４ｃによるものに限定されず、本発明においては従来公知の手段を採用することができる。送風機４ｄは振動、騒音を発生するので、送風機架台４ａに吸音材４ｅ、防振材４ｋを用いてこの問題を軽減する。吸音材４ｅには、繊維フェルト、ゴム発泡材、プラスチック発泡材など、防振材４ｋにはゴム材、発泡材など用いる。

図５（ｃ）は本発明の送風機ユニット４の背面図で、フランジ４ｃにビス穴４ｇを設け、保護ネット４ｊとで構成されている。安全確保と送風機保護のため保護ネット４ｊには金属、プラスチック、繊維などによるネット用いる。送風機ユニット４の総重量は簡単に取りつけるため２５ｋｇ以下が好ましい。さらには２０ｋｇ以下が好ましい。送風機ユニット４は、送風機４ｄの能力を有効に活用するため、連結部４ｂを短くして、この間の圧力損失低下を防ぐのが好ましい。

図６は本発明の送風機ユニット４を短い支柱２ｂと横方向梁３ｂとに取付ける方法が異なる背面図である。送風機ユニット４のフランジ４ｃを図４に示すフランジ４ｃのように外に出さない。すなわち、取り付けを詳細に示すと図７のごとくである。

図７は本発明の送風機ユニット４のフランジ４ｃを横方向梁３ｂの溝３ｃに設けた梁ビス穴４ｉに、防振ワッシャー４ｌを介してビス４ｈで固定した拡大図で、振動防止に効果がある。

図８は本発明の簡易クリーンブース１にソックフィルタ付送付機ユニット４を２機取り付けた斜視図である。簡易クリーンブース１のクリーン度向上や大型化には、このように複数台のソックフィルタ付送風機ユニット４を簡単に付けるだけで簡単に対応できる。

図９は本発明の簡易クリーンブース１の振動、騒音を抑えるためソックフィルタ６の内部に、吹き出し送風分散のための目の粗いネット状バック８を装着した図である。

図１０はネット状バッグ８の拡大図で、均一な目の粗いネット形状の繊維材質で作られたバッグ形状をしている。送風機より送り出される風は、断面方向に均一な速度や方向ではなく、その上時間的にも変動してソックフィルタ６を振動させる。そこで、できる限り全方向に均一な速度にして、バッグの周状に吹き出すようにするため、図１０に示す吹き出し送風を分散するネット状バッグ８をソックフィルタ６内部に設置して、そのソックフィルタ６の振動と騒音を軽減する。

ネット状バッグ８は空気抵抗の少ない均一な粗い目のネット状材料を用いる。これには、繊維からなる編物、ラッセル編物、漁網など粗い通気量の大きいものを使用する。目の粗さは０．２〜１０ｍｍ^２穴サイズが好ましい。具体的には、この材料は１ｍ／ｓｅｃ風速で圧力損失０．５〜５Ｐａが好ましい。圧力損失が小さいと分散効果少なく、また大き過ぎると風量が低下するので好ましくない。

閉じた形の円筒状のネット状バッグ８の形状は、外装のソックフィルタ６と接触しないように連結部４ｂの円周より小さくするのが好ましい。図１０では円周を長さ方向に漸次小さくしたものを示した。ネット状バッグ８の長さは、ソックフィルタ６の長さの３分の１以下が均一分散と圧力損失問題から好ましい。

支柱２ａ、２ｂ、２ｃと梁３ａ、３ｂは、軽い材料が好ましく、プラスチック、アルミ、薄い鉄などを用いる。間仕切り壁５ａ、天井５ｃは、柔らかくて軽い材料である薄いフィルムなどを用いる。フィルム素材には、ポリ塩化ビニール、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレンなどを用いるのが好ましい。間仕切り壁５ｂには、硬くて軽い取付けが簡単なプラスチック板を用いるのが組立性から好ましい。この素材には、アクリル樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂などを用いる。送風架台４ａ、連結部４ｂ、フランジ４ｃはプラスチックや軽量金属で作成するのが好ましい。送風機４ｄは、軸流送風機、斜流送風機、シロッコ送風機、ターボ送風機などを用いる。簡易クリーンブース１の大きさによるが、送風機ユニットの風量は３００〜３０００ｍ^３／ｈ、静圧３０〜３００Ｐａ、騒音７５ｄＢ以下で運転するのが好ましい。プレフィルタ４ｆが目の粗くて低圧力損失で、大きな粒子を捕捉する不織布が用いられる。これにより、ソックフィルタ６にかかる捕集負担を少なくして長期間使用できるようにする。

本発明の図１に示す簡易クリーンブース１のブース構造物を支柱、梁、仕切り壁、出入り口で組み立てた。大きさは幅２ｍ、奥行３ｍ、高さ２．５ｍのブース構造物を２人がかりで、短時間で作ることができた。支柱２ａ、２ｂ、２ｃ、梁３ａ、３ｂの材質はアルミ材を用い、仕切り壁５ａ、天井５ｃは軟らかい塩化ビニールフイルムを用いた。仕切り壁５ｂには透明で硬いアクリル樹脂板を用いた。出入り口５ｄは仕切り壁５ａの柔らかい塩化ビニールフィルムで重ね合わせた。このブース構造物に送風機ユニット４を短時間で取り付けた。送風機ユニット４は縦５０ｃｍ、横５０ｃｍ、奥行４５ｃｍの箱状物に斜流送風機４ｄを設置した。その総重量は１６ｋｇであった。これをブース構造物の天井近くの２本の梁３ｂ間に短い支柱２ｂでもって中央に取り付けた。この送風機ユニット４に直径３０ｃｍで長さ２．７ｍの円筒状ソックフィルタ６を取り付けて完成した。ソックフィルタ６にはエレックレット不織布を用いた。送風機ユニット４には、図５（ｂ）に示すように静音のため吸音材４ｅ、防振材４ｋ、防振ワッシャー４ｌを取り付けた。運転開始時の仕切り壁の下端５ｅの間隙幅は１０ｃｍとして、清浄度が安定してから間隙幅を３ｃｍとした。完成した簡易クリーンブース１のソックフィルタ６からの風速は５ｍ／ｍｉｎの低速で、室内の騒音レベルは６３ｄＢであった。ソックフィルタ６の振動は僅かに認められる程度であった。運転開始後１５分でアメリカ連邦規格２０９クラス１０００以下に到達した。

実施例１と同一内容で、ソックフィルタ６の内部にネット状バッグ９を装着した。ネット状バッグ９は図９に示すように長さ５０ｃｍで、入口部直径は３０ｃｍで先端部直径は１５ｃｍと徐々に先に行くほど狭くした。使用した均一で粗いネットは１ｍ／ｓｅｃ風速下で圧力損失２Ｐａであった。簡易クリーンブース内騒音は５８ｄＢで、ソックフィルタ６の振動は認められなかった。実施例１と同様に運転開始後１３分でアメリカ連邦規格２０９クラス１０００以下に到達した。

１ 簡易クリーンブース
２ａ 長い支柱
２ｂ 短い支柱
２ｃ 中ぐらい長さの支柱
３ａ 奥行方向梁
３ｂ 幅方向梁
４ 送風機ユニット
４ａ 送風機架台
４ｂ 連結部
４ｃ フランジ
４ｄ 送風機
４ｅ 吸音材
４ｆ プレフィルタ
４ｇ ビス穴
４ｈ ビス
４ｉ 梁ビス穴
４ｊ 保護ネット
４ｋ 防振材
４ｌ 防振ワシャー
４ｍ 送風機架台の連結部側端部
５ａ 間仕切り壁（正面及び左右）
５ｂ 間仕切り壁（背面）
５ｃ 天井
５ｄ 出入り口
５ｅ 間仕切り壁の下端
６ ソックフィルタ
６ａ 吊り下げ部
６ｂ 吊り下げ金具
６ｃ 金具とめ穴
６ｄ 取り付けバンド
７ 床面
８ ネット状バッグ

Claims (1)

1. 支柱と梁とで骨組みをなし、該骨組みに天井と側壁と出入り口とを設けたブース本体と、該ブース本体の一の側壁の上部で、且つ前記ブース本体の外部に設置した一つの送風機と、該送風機に連結され、前記ブース本体内において天井近傍に水平方向に吊り下げられた一のソックフィルタとで構成される一組のソックフィルタ付き送風機を備え、送風機から取り込んだ空気をソックフィルタを通して清浄化し、該清浄化空気を前記ソックフィルタからブース本体内の床面に向かって低速で流下すると共に、前記側壁と床面との間に前記清浄化空気をブース本体外に排出する隙間を設けてなり、前記送風機には、ソックフィルタの内部に位置して、前記ソックフィルタよりも目が荒く、圧力損失が風速１ｍ／ｓｅｃで０．５〜５Ｐａの材料からなり、円周を長さ方向に漸次小さくして、前記ソックフィルタの振動を抑制可能に前記送風機からの風を全方向に均一に分散するネット状バッグをさらに連結したことを特徴とする簡易クリーンブース。

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