JPS6124933A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、クリーンルーム内の空気調和を行なう空気調
和システムに関するもので、特にクリーンルーム内に該
クリーンルーム外へ排気を必要とする半導体製造装置等
の室内装置を設置する場合に使用されるものである。

〔発明の技術的背景〕

一般に、クリーンルームは表１−１及び表１−２に示す
ように、半導体工業をはじめ、多くの分野で使用されて
いる。

表１−１ 表１−２ そしてクリーンルームには種の規格があり、例えば表２
に主な空気清浄規格が示されている。

この規格の中でも、表３に示す米国連邦規格（Ｆ　ｅｄ
ｅｒａ、ｌ　　Ｓ　ｔａｎｄａｒｄ　Ｎ（１２０９６）
がよく用いられている。

表　　　３　（１） 表　　　３　（２） この表３の規格の条件は、単位体積当りの粒子数、圧力
、温度、湿度、気流、照度等である。クリーンルームク
ラスは、単位体積当りの粒子数で示され、例えば米国連
邦規格では１立方フイート中の０．５μｍ以上の粒子数
で表わす。クリーンルーム内で清浄度を必要とする製品
、薬品等の歩留り、品質向上のため、年々クリーンルー
ムクラスのクラス１０、クラス１と清浄度の高いクリー
ンルームが要求されている。さらに粒子数対象粒径も、
０．５μｍから、より多（存在する０、３μｍあるいは
０．１μｍと推移してぎている。このため、クリーンル
ームをつくるには、クリーンエアーを供給する空気浄化
装置が必要となる。この空気浄化装置としては、超高性
能フィルタが一般に使用されている。

フィルタの粒子捕集原理は、第４図に示すように、被ろ
通気体に流される粒子のうち、被ろ通気体の流速によっ
て慣性力を得た粒子Ａと、拡散力による粒子Ｂとがろ材
１に捕集され、被ろ通気体の流れにのった粒子Ｃはろ材
料１に捕集されない。

第５図に粒子の径と捕集効率の関係が、第６図に粒子の
大きさに対する粒子の濃度が示されている。粒子は粒径
をＸとすると、その粒子濃度をｋｘ ａｅ　　　（但し、ａ、には定数）で近似的に表ねせる
。空気中には粒径の小さい粒子はど多く存在する。それ
ゆえ、粒子径対象粒子が小さくなってくると、フィルタ
の捕集効率を高めるため、種々の提案がなされている。

フィルタの捕集効率を高める方式として、例えば第７図
（ａ）に示すようにろ材２．２２を２重に重ねたろ材２
重折り方式、同図（ｂ）のように高効率ろ材３を使用し
た高効率ろ打方式、同図（Ｃ）のように粒子を電離部４
で荷電した後標準形フィルタ５で捕集する荷電粒子方式
等がある。

しかし捕集効率が１００％というフィルタは存在しない
ので、フィルタをよりよく使用するための空気調和シス
テムの検討が必要となる。

従来の空気調和システムとして、例えば゛第８図及び第
９図に示すような一般的なダウンフロータイブクリーン
ルーム方式がある。なお第８図は空気調和システムの概
略構成図、及び第９図は第８図の空調系統図である。こ
のシステムは、外壁１０で囲まれたクリーンルーム１１
の天井に最終フィルタ１２を、床にすの子１３をそれぞ
れ設け、吸入口１４から外気×１を吸入してクリーンル
ーム１１からの循環空気×２と混合し、前段フィルタ１
５で塵埃を除去した後、冷却及び除湿装置１６、加熱装
置１７、過失装置１８によって温度、湿度制御を行なう
。そしてクリーンルーム送風装置１９によって送風され
た空気は最終フィルタ１２を通してクリーンルーム１１
内に吹き出された後、ずの子１３及びクリーンルームリ
ターンエアーダクト２０を通りクリーンルームリターン
エア送風装置２１によって吸入口１４側へと送られる。

このように循環空気×２を循環させ、何度も前段フィル
タ１５及び最終フィルタ１２を通すことによって塵埃粒
子を捕集、減少させる。この際、粒子濃度の高い吸入外
気は、循環空気によって希釈している。

クリーンルーム１１内には半導体製゛造装置等の室内装
置２２が設定される。この室内装置２２は装置吸入口２
３からクリーンエアー×３を吸入し、排気ダクト２４を
介して排気浄化装置２５へ送り、この排気浄化装置２５
によって浄化した後、排気送風装置２６によって排気×
４される。このようにクリーンルーム１１からの排気×
４を主として室内装置２２を介して行なうのは、室内装
置２２から発生する粒子、ガスおよび薬品蒸気等が拡散
して、これが人、他の装置、クリーンルーム１１を汚染
することを防止するためである。

なお、第９図中、Ｇ１はクリーンルーム内発生粒子数、
Ｇ２はクリーンルーム内発生粒子の拡散、Ｍは外気粒子
濃度、Ｎ１はリターンエアダクト２０にひかれる空気の
粒子濃度、Ｎ２はフィルタ１５．１２から吹き出される
空気の粒子濃度である。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、従来の空気調和システムにあっては、粒
子濃度の高い外気を多量に吸入しているため、クリーン
ルーム１１の清浄度を高めることが困難である。清浄度
を高めるため、クリーンルーム１１内の換気回数を多く
する方法も考えられる。しかし室内環境基準として建築
基準法その他で気流速度が０．５ｍ／秒以下とされてい
るため、前記のように換気回数を多くする方法には限界
がある。また、従来のシステムにあっては、外気を多量
に吸入し、しかも換気回数が多いため、空調設備が大き
くなり、設備費、運転費が高いという欠点がある。

さらに、従来のシステムでは、クリーンルーム１１内で
発生した粒子、ガス、不純物等が室内装置２２内へ吸収
されるため、室内装置２２が汚染される。しかもクリー
ンルームエアーと清浄度、圧力、温度、湿麿等の空調条
件が異なる室内装置２２は、この室内装置２２の空調条
件に見合ったクリーンルームを新たに設け、このクリー
ンルーム１１内に設置しなければならないという不利不
便さがある。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の問題点を除去するためになされたもの
で、クリーンルームの清浄度を高め、しかも設備費、運
転費の軽減が図れる空気調和システムを提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、排気を必要とする
室内装置が設置されたクリーンルーム内の空気調和を行
なう空気調和システムにおいて、前記室内装置に連通ず
る吸入口及び排気口を前記クリーンルーム外に設けると
共に、前記吸入口から吸入される外気の空気調和を行な
いかつ前記室内装置内の汚染空気を前記排気口から排出
する空気調和装置を前記室内装置に設けたことを特徴と
する。

〔発明の実施例〕

以下、第１図〜第３図を参照しつつ本発明の詳細な説明
する。なお、以下の図面において第８図及び第９図中の
要素と同一の要素には同一の符号が付されている。

第１図は空気調和システムの概略構成図、及び第２図は
第１図の空調系統図である。この空気調和システムは第
８図と同じようにダウンフロータイブクリーンルーム方
式であるが、第８図と異なる点は、クリーンルーム１１
内で使用する室内装置２２ごとに給排気空気空調機構を
設けたことである。すなわち、室内装置２２への給気は
、装置用外気吸入口３０から外気Ｘ１１を吸入し、装置
用前段フィルタ３１で塵埃粒子を除去して、装置用冷却
及び除湿装置３２、装置用加熱装置３３、装置用加湿装
置３４によって温度、湿反制御を行なう。温度、湿度制
御後の空気は、装置用送風装置３５によって装置用最終
フィルタ３６を通り、装置給気ダクト３７によって装置
給気口２３に導く。

室内装置２２の排気×４は、第８図と同じように、排気
ダクト２４、排気浄化装置２５及び排気送風装置２６に
よって行なわれる。一方、クリーンルーム１１の排気×
１４は、外壁１０と排気浄化装置２５間に設けたクリー
ンルーム排気口３８により行う。

以上の構成において、クリーンルーム１１側の空気調和
は、外気吸入口１４より外気ｘ１を吸入し、□循環空気
×２と混合して前段フィルタ１５を通して塵埃粒子を除
去し、冷却及び除湿装置１６、加熱装置１７、加湿袋装
置１８により温度、湿度制御を行い、更にクリーンルー
ム送風装置１９によって最終フィルタ１２を通して塵埃
粒子を除去した後、クリーンルーム１１内に吹き出され
、この吹き出された空気がすの子１３を通りクリーンル
ームリターンエア送用装置２１によってクリーンルーム
リターンエアダクト２０を介して外気吸入口１４側へ循
環空気×２として戻される。一方、室内装置２２側の空
気調和は、装置用外気吸入口３０より外気Ｘ１１を吸入
し、前段フィルタ３１で塵埃粒子を除去し、冷却及び除
湿装置３２、加熱装置３３、加湿装置３４によって温度
、湿度制御を行ない、再麿最終フィルタ３６で塵埃粒子
を除去した後、室内装置２２へ導き、この室内装置２２
内の空気を排気ダクト２４等を介して排気Ｘ４する。

このような構造のため、外気吸入口１４より吸入される
外気×１が、従来のものより室内装置２２への給気分だ
け少なくできる。クリーンルーム１１内に吸入される外
気×１が少な（なると、外気×１によって持ち込まれる
塵埃粒子が少なくなり、クリーンルーム１１内の清浄度
が高くなる。

しかも外気導入量が少ないので、外気による温度、湿度
の外乱が少なくなり、このため冷却および除湿装置１６
、加熱装置１７、加湿装置１８の温度、湿度制御の負荷
が少なくなる。これによって温度、湿度制御のための装
置を従来より規模を小さくでき、これに伴なって運転費
も軽減できる。また、装置給気口２３が装置給気ダクト
３７によってクリーンルーム１１と遮蔽、分離されてい
るため、室内装置２２からクリーンルーム１１へ、クリ
ーンルーム１１から室内装置２２への汚染がなくなる。

しかも室内装置２２の給排気系統はクリーンルーム１１
側と分離しているため、室内装置２２の排気口も少なく
でき、また室内装置２２の給気とクリーンルーム１１の
空調条件が異なってもよい。

次に、上記実施例の効果について、従来の空調系統図で
ある第９図及び本実施例の空調系統図である第２図を参
照しつつ更に説明する。

ここで、次のような定義をする。

Ｎ　：リターンエアータクト２０にひかれる空気の粒子
濃度、すなわち清浄度 〔個７ｆｔ３） Ｎ２：フィルター２より吹き出される空気の粒子濃度、
すなわち清浄度（個／ｆｔ３）Ａ　：フィルタ捕集効率 Ｍ　：外気粒子濃度０個／ｒｒＬ３〕 Ｔ　：外気吸入量〔ＴｒＬ３／時間〕 ■　＝クリーンルーム容積〔ＴｒＬ３〕Ｋ　：クリーン
ルーム循環回数〔回／ＴｒＬ３〕Ｇ　：クリーンルーム
内発生粒子数〔個／時間〕そし゛て定常状態では、清浄
度Ｎ、Ｎ２は次の様に計算できる。

Ｘ　（０，３０４８）３　（個／ｆｔ”）・・・・・・
・・・・・・　　（１） Ｘ　（０，３０４８＞３　（個／ｆｔ３）・・・・・・
・・・・・・　　（２） 第９図の従来装置では室内装置２２給気をクリーンルー
ム１１内より取っているので、クリーンルーム空調装置
に取り込む外気ｘ１の量が、第２図の本実施例のように
クリーンルーム空調と室内装置給気空調を分離するもの
に比べ、多くなる。

外気×１は粒子−濃度が高く、それを多（取り込むこと
は粒子を多く持ち込むことになり、高い清浄度が得られ
ない。

ここで本実施例と従来技術の清浄度決定条件の違いを表
４に、循環回数を変えたときの本実施例と従来技術の清
浄度の違いを表５にそれぞれ示す。

なお、表５の値は、表４の値を上記（１）、（２）式に
代入して求めたものである。

表　　　４ 表　　　５ 表５は、フィルタより吹き出される粒子濃度Ｎ２リター
ンエアダクトにひられる空気の粒子濃度Ｎ１ともに、本
実施例の方が低い値を示し、清浄度の高いことを表して
いる。また、裏をがえして言えば、同じ清浄度を得るた
めには、本実施例の方が循環回数Ｋが少なくてよく、空
気調和を小型化、低運転費におさえることができる。さ
らに、清浄度が高いもの、温度、湿度制御等の必要とす
る室内装置２２の空調を個別に行なうことができる。ま
た室内装置２２の給気口２３がクリーンルーム１１・に
対して閉じられているので、クリーンルーム１１から室
内装置２２内へ、室内装置２２からクリーンルーム１１
へのガス、粒子の汚染が防止できる。

第３図は本発明の他の実施例を示す空気調和システムの
概略構成図である。この空気調和システムでは、第１図
の装置に装置空調用リターンエアーダクト４０及び送風
装置４１を設け、フィルタ３６を通った空気を吸入側へ
循環することによって清浄度のより高い給気を装置給気
ダクト３７に供給するものである。このような構成によ
れば、室内装置給気装置がクリーンルーム外にあ、るた
め、建築基準法によるところの風速０　、’５　ｍ／秒
の制限を受けることなり、°循環回数を多くしてフィル
タ３、３６を通過させる回数を増やし、清浄度の高い室
内装置２２への給気が行える。また、クリーンルーム１
１内で粒子、薬品蒸気、ガスのような汚染原因が少なく
、無人ならばクリーンルーム１１内への給気、排気を行
なう必要がなく、外気吸入口１４およびクリーンルーム
排気口を閉じることができる。

なお、変形例としてクリーンルーム空調装置の一部、あ
るいは室内装置空調装置の一部を共用することもできる
。また、給気空調条件の許容範囲の重る室内装置は装置
空調装置を複数で共用できることもできる。

なお、上記実施例では、空気調和のために、温度、湿度
及び気流の調整、並びに塵埃及び汚染空気の除去を行な
っているが、空気調和のためには、少なくとも、空気中
の特定物質を除去するための手段あるいは空気中へ特定
物質を添加するための手段と、該空気を移動させるため
の送風装置とを備えればよく、従って上記空気調和条件
をすべて満足させる装置である必要はない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、クリーンルーム
内に設置する室内装置に給排気空調機構を設けたので、
クリーンルームの清浄度を高めることができ、しかも設
備費、運転費を軽減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す空気調和システムの概略
構成図、第２図は第１図の空調系統図、第３図は本発明
の他の実施例を示づ空調調和システムの概略構成図、第
４図はフィルタの捕集原理を示す図、第５図は粒径と捕
集効率の関係図、第６図は連邦規格と外気汚染度を示す
図、第７図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は高効率フィルタの
構造図、第８図は従来の空気調和システムを示す概略構
成図、第９図は第８図の空調系統図である。 １１・・・クリーンルーム、１２・・・最終フィルタ、
１３・・・すの子、１４・・・外気吸入口、１５・・・
前段フィルタ、１６・・・冷却及び除湿装置、１６・・
・加熱装置、１８・・・加湿装置、１９・・・クリーン
ルーム送風装置、２０・・・クリーンルームリターンエ
アーダクト、２１・・・クリーンルームリターンエアー
送風装置、２２・・・室内装置、２３・・・装置給気口
、２４・・・排気ダクト、２５・・・排気浄化装置、２
６・・・排気送風装置、３０・・・装置用外気吸入口、
３１・・・装置、用前段フィルタ、３２・・・装置用冷
却及び除湿装置、３３・・・装置用加熱装置、３４・・
・装置用加湿装置、３５・・・装置用送風装置、３６・
・・装置用最終フィルタ、３７・・・装置給気ダクト、
３８・・・クリーンルーム排気口、４０・・・装置空調
用リターンエアーダクト、４１・・・装置空調用リター
ンエアー送風装置。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第２図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気を必要とする室内装置が設置されたクリーンル
   ーム内の空気調和を行なう空気調和システムにおいて、
   前記室内装置に連通する吸入口及び排気口を前記クリー
   ンルーム外に設けると共に、前記吸入口から吸入される
   外気の空気調和を行ないかつ前記室内装置内の汚染空気
   を前記排気口から排出する空気調和装置を前記室内装置
   に設けたことを特徴とする空気調和システム。 ２、空気調和装置は、少なくとも空気中の特定物質を除
   去するための手段と該空気を移動させるための送風装置
   とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の空気調和システム。 ３、空気調和装置は、少なくとも空気中へ特定物質を添
   加するための手段と該空気を移動させるための送風装置
   とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の空気調和システム。