JPS62168551A - エア−ブ−ス - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエアーブースに関するものであり、更・に詳細
には、全く新規にして且つ省エネルギー型のエアーブー
スに関するものである。

本発明は、超クリーンな作業環境が要求される、例えば
ＬＳＩ又は超ＬＳＩ、電子部品の製造組立工場、各種医
薬品製造工場、病院、実験室、研究室等に利用されるも
のであって、これら精密機械、精密化学、医学、生物学
等の各技術分野において重用されるものである。

（従来の技術） 各種の半導体製造工場や生物系医薬工場等においては、
微細な塵や雑菌等の混入を防止するために、殺菌室に入
るまでにエアーシャワー室を設けたり、殺菌清浄室内を
カーテンや塩ビ製のフィルム等で仕切ったりし、その中
で作業を行っているのが通常である。

したがって本発明のように、作業の障害になるような物
理的な壁部を設けることなく、超クリーンなエアーブー
スを製造する技術は全く知られておらず、新規なもので
ある。

（発明の目的） 従来技術のように作業室にエアーシャワー室を付設する
のは、スペースがその分だけ余分に必要とされるだけで
なく、多大な設備が要求されてコスト面からみても大き
な欠点があるし、作業能率も非常に低い。

また、室内においてその一部をカーテンで囲むタイプの
ものでは、その中が外から見れなかったりするし、また
例え透明な材料で製造したカーテンを使用しても、製品
や原料の搬入搬出は、カーテンの開閉によって行なわね
ばならず、これでは塵や雑菌類の付着が防止できない。

本発明はこれらの欠点を解決するためになされたもので
あって、カーテン等の障害物を全く使用することなく（
シたがって、製品や原料の搬入搬出をどこからでも自由
に行なうことができ）、塵や雑菌のない全く超クリーン
なエアーブースを提供することを目的とする。

また、構造が簡単で且つ自由に設置することができ、そ
の大きさも自由に設定できる全く新しいタイプのエアー
ブースを提供することも本発明の目的である。

（発明の開示） 本発明はこれらの目的を達成するためになされたもので
あって、各方面から検討した結果、エアーカーテンのみ
では超クリーンな環境は保持できないとの知見を得、更
に研究を続けて風圧の差異とエアーカーテンとの有機的
結合に新規に着目し、本発明に到達したのである。

以下本発明に係るエアーブースを、実施例として図示し
た図面にしたがって詳細に説明する。

第１図及び第２図を参照されたい。エアーブース１００
は、垂直内壁１０１で周囲を取り囲んで形成する。内壁
１．０１の下端部には、その外側に、エアーカーテン１
０４形成用間隙部１．０３を設りづ、間隙部１０３の」
−縮分側から外方へ向ってのびる外壁１０２を形成する
。

このエアーブースの」一方から一定の速度でエアーを供
給すると、内壁１０１で画定されるエアーブース内には
これと同一の速度、つまりこれと同一の風圧でエアーで
供給される。しかしながら、垂直内壁１０１と傾斜外壁
１０２によって画定されるテーパー状空間に送ら九たエ
アーは、下方へ進むにしたがって速度、風圧を増加させ
、間隙部１０３から急速に下方へ吹き出し、エアーカー
テン１０４を形成する。また、傾斜外壁１０２の更に外
側では、送られてきたエアーは、テーパー状に狭い空間
から広い空間へと移動し、その結果、風速、風圧は低下
する。

すなわち、このような構成を採ることによって、−・つ
の風力源を使用しても、つまり同一風速、同＝３− 一風圧のエアーを供給しても、風速、風圧が最も強いエ
アーカーテンが形成されるとともに、エアーカーテンを
介してその外側とその内側（つまりエアーブース）には
風速、風圧の差が形成される。

換言すれば、同一風圧のエアーを供給するだけで、エア
ーカーテン、その内側（エアーブース）、及びその外側
の各領域においてそれぞれ圧力の差を生ぜしぬ（エアー
カーテン→エアーブース→外側領域になるにつれて圧力
は低くなる）、エアーブース内はエアーカーテンのみで
外部の塵や雑菌から遮断されるだけでなく、エアーカー
テンを介して、エアーブース内の内圧の方がその外側領
域の外圧よりも高くなっているため、外部の塵や雑菌の
エアーブース内への侵入が更に防止され、エアーカーテ
ンの作用と相まって、エアーブース内は完全に超クリー
ンな状態が維持されることになるのである。

そのうえ、エアーブースの周囲には従来のようにカーテ
ン等を付設するのではなく、本発明においてはエアーカ
ーテンを形成せしめているため、＝４− エアーブースの内部が明瞭に見えるだけでなく、エアー
カーテンを通過せしめればエアーブースの内部と外部間
で各種製品、器具、原材料その他を自由に搬出入するこ
とができ、作業効率が驚異的に上昇する。しかもその際
、エアーブースは、内外の圧力差及びエアーカーテンの
設置によって、その内部が塵や雑菌で汚染されることは
いささかもなく、非常にすぐれている。

すなわち、本発明に係るエアーブースは、内部に塵や雑
菌が侵入してくるのを防止して内部を超クリーンな状態
に維持するのみでなく、外部からエアーブースの内部が
自由に見られ、しかもそのうえ、エアーブースはどの場
所からも外部と連絡することができるので、製品や原料
の搬入搬出のみでなく、作業員や研究者もどこからでも
自由に出入することができ、また、工具類も自由に出入
することができるという著効を奏するものである。

これらの効果は、従来技術では達成し得なかったもので
あって、新規にして且つ極めて有用な効果である。

第１．２図においては、四角形をしたエアーブースにつ
いて述べたけれども、その形状は適宜かえることができ
、第３．４図に示したように円形とすることも可能であ
る。この実施例においては、エアーブースは中央部に円
筒を配した椀形を呈しているが、その作用、効果は上述
したのと同様である。

本発明のエアーブースは、エアーカーテンを介して内部
と外部との間に圧力差を生ぜしめてなるものであるから
、上述したような、１個のエアー供給源を利用したエア
ーブースのほか、エアーブース、エアーカーテン、外側
部分にそれぞれ、ファン、ブロワその他風力供給源を各
々設けて内圧を外圧よりも高めるよう、送風速度、風圧
をそれぞれ変えることも可能である。この場合、供給す
るエアーとしては、塵や雑菌のないクリーンな清浄化気
体を用いることが必要であるが、そのためには、ミクロ
フィルターといった常法が適宜使用できるし、必要ある
場合には、後記するようなサイクロンを用いるシステム
を利用することも可能である。なお、この際には、外Ｉ
ｉ１．０２には傾斜つけてテーパー状にする必要は必ら
ずしもなく、間隙部１０３の上方に内壁１０１と平行と
なるように垂直に配設してもよい。

本発明に係るエアーブースは、通常の環境下にある工場
内に、直接、独立して自由に配置するものであるが、更
に超清浄化雰囲気が必要とされる場合には、先ず工場全
体を清浄化し且つ空調しておき、その中にエアーブース
を配置するのが好適である。

そのための好適なシステムであってエネルギーの必要量
が少なく且つ清浄化効果にすぐれた装置の１実施例を、
以下に述べることとする。

第５〜７図において、１は室、１１は筐体、２は風量調
整室である。室１は、工場、作業室、実験室、研究室、
病室、手術室、新生児室、倉庫等であるが、これより体
積の小さい部屋、冷蔵庫、温蔵庫等も室に広く包含され
る。

室１の筺体１１の上部には風量調整室２を設け、気体導
入開口１７を介して冷風をこの室２内に送気＝７− する。風量調整室の形状は適宜でよいが、本実施例のよ
うに気体導入開口１７を１個だけ設けた場合には、室１
内への送風量を均一とするため図示したように少しテー
パー状にしておくのが好ましい。

気体導入開口を複数個設ける場合には、風量調整室は必
らずしもテーパー状にしておく必要はない。

筺体１１内にエアーブースを設けるのであるが、その態
様としては、第７図に図示したように、天井板１９に開
口部を設け、そこから上方へ向って垂直内壁１０］及び
傾斜外壁１０２を設置して、エアーブース］００、エア
ーカーテン１０４及び外側部を画定する。　必要ある場
合には、これとは逆に、内外壁を天井板１９から下方に
向って付設することも可能である。また後記するように
、気体吐出口を多数穿設したパイプを多数天井板に配管
して送風するシステムを採用した場合には、上記したタ
イプのエアーブースを使用することも勿論可能であるが
、パイプの下方に内外壁を設け、（これら壁部にはテー
パーを付しても勿論何ら差支えはない）、その上方に配
管してパイプから、エアーカーテン及び内外の圧力差が
生じるようにそれぞれ風速を変化させたエアーを個所に
送風してやってもよい。

筺体底部には、床板２０を設けるが、その上方に有孔床
１０５を設けるとエアーブースが更に効果的に働く。な
お１０６は、エアーブース１００内に設けた作業台を示
す。

気体導入開口１７から風量調整室２内に入ってきた冷風
は、風量が一定値に調整された後、筺体１１の天井板１
９に多数穿設した気体吐出口１．７−１．１７−２・・
・から均一な風量となって面状に筐体１１を降下する。

そしてエアーブース内外壁の作用によって、既述したメ
カニズムにより、エアーカーテンが形成され、且つそれ
を介して圧力の高いエアーブース部とそれよりも圧力の
低い外側部とが形成されるのである。本発明によれば、
このように１つの風力源でも風圧をそれぞれ変化させる
ことができて効率よくエアーブースが形成されるという
著効が奏されるだけでなく、後述するように、特に第７
図に図示した実施例によれば、同時に空調も実施するこ
とができる。このようにしてエアーブース部を形成した
気体は、有孔床１０５を通過した後、筐体壁面に設けた
排気開口１ｇ−２，１，８−２’、　１８−２’・・・
。

１８−３．１８−３’、　１８−３“・・・、　１８−
４．１８−５及び床板２０に設けた排気開口１８−１．
１８４’、　１８−１’・・・から矢印のように排気さ
れる。

上記のようにエアーブース部の形成にあずからなかった
空調気体は、気体吐出口１７−１．１７−２・・・から
面状に筐体１１内を降下した後、排気開口１８−１゜１
８−２・・・から排気される。特に第６図から明らかな
ように、冷風は均一の速度、風量で点状ではなく面状に
ゆっくりと筐体１１を降下していくので、極めてマイル
ドな状態でしかも冷却むらを生じることなく筐体１１全
体が冷却されることになる。排気開口１８の設置個所、
設置数及びその大きさは、適宜必要に応じて変えてもよ
い。本実施例では、筐体壁面１２の底部であって有孔床
１０５の下部四周に多数の小孔を穿設するとともに１８
−２．１８−３．１８−４゜１８−５底抜２０の中央部
にも排気開口１８−１を設けている。筐体１１が小さい
場合には、中央排気開口１８−１又は側部排気開口の１
もしくはそれ以」二は省略してもよい。これに対して気
体吐出口１７−］、　］１７−２・は、小孔を多数、し
かも天井板１９の全面に穿設せねば所期の目的は達成さ
れないが、気体吐出口を多数穿設したパイプを多数配管
しても」−記と同じ作用効果が得られる。この場合、パ
イプを先細りのテーパー状にしてもよいが、パイプ配管
の実施例では風量調整室を付設する必要性はなくなって
くる。通気速度は、室１の大きさ、その用途によって変
わるけれども一応の目安として５〜４０ｃｍ／ｓｅｅと
するのがよい。そしてエアーブース内の風速は１０〜４
０ｃｍ／ｓｅｅ、エアーカーテン内の風速は０．５〜１
０ｍ／ｓｅｃ、間隙部の巾は５〜１．００ｍｍ程度とす
るのがよい。

例えば間隙部の巾を２０ｍｍとした場合、エアーカーテ
ン内の風速は約２ｍ／ｓｅｅ、エアーブース内の風速は
約２０ｃｍ／ｓｅｅ、外側の風速は約１０ｃｍ／ｓｅｅ
となるように条件を設定すると良い結果が得られる。

本実施例においては、風は筐体１１の上方から面状ない
しは非面状に下方へ向って送気するシステムについて述
べたが、これとは全く逆に下方から−１１〜 上方へと送気することも可能である。また、冷風にかえ
て温風を送気することも可能であり、その場合は、上記
のように下方から上方へ送気する方が好適である。

エアーブースの設定個所は、本実施例のように室１の中
央部には限定されず、隅に設けてもよいし、設定個数も
必要に応じて複数個とすることも自由にできる。

このようにして排気開口１８から排気された気体は、こ
れを廃棄してしまっても良いけれども、再度調温、調湿
して循環使用する方がエネルギー経済上得策である。そ
のためには通常のニアコンディショナー、冷媒使用によ
る冷却器、温風暖房機その他の機器が適宜使用できる。

しかしながらこれら従来の機器では気体の除菌処理及び
微細な塵の除去処理がいずれも困難であるので、ＬＳＩ
、超ＬＳＩ製造工場、各種精密工場、病室、手術室、新
生児室、ワクチン等微生物製剤貯蔵用の冷蔵庫等特に雑
菌の侵入を避けねばならない室への面送気には適当でな
い。

このような場合に特に適した気体の調温、調湿及び除菌
方法について、これを実施するための１実施例装置を参
照しながら以下説明する。

」二連した室１に調温、調湿した冷風を送気するには、
サイクロン及び噴霧冷却器（又は加温器）を利用する。

第７図を参照されたい。

まず空気ファン３０を駆動させて、排出気体を第１サイ
クロン３４に送り込む。該サイクロン３４には蒸気パイ
プ３５を設けておき、室１より同伴したごみ等の固形物
を分離すると共に、必要に応じて蒸気を噴出させて空気
の殺菌をも行うものである。

本実施例では循環通気気体として空気を用いているが、
各種精密工場、半導体工場、特別研究室等に送気する場
合であって、酸素が必要な場合にはパイプ３１から必要
量の酸素を導入する。勿論必要に応じて酸素のみを通気
してもよい。また室１中の原料、製品等が酸化されては
いけないときには、パイプ３１から酸素に代えて窒素ガ
ス、炭酸ガス、希ガス元素その他の不活性ガスを導入す
ればよい。

この第１サイクロン３４は必須なものではなく、気体の
ごみ量が非常に少ない場合にはこれを省略して、直接パ
イプ３３′に通過させることもできる。

この際、蒸気パイプは、直接このパイプ３３′又は噴霧
冷却器３６に開口させておけばよい。ごみ等の除去は噴
霧冷却器３６で行う。

サイクロン３４により、ごみ等が除去された空気は、導
管３３を経て噴霧冷却器３６に送られる。該噴霧冷却器
３６は、側方にサイクロン３４と連通ずる空気導管３３
を接線方向に開口させ、上方に還流管３７を開口固定し
、噴霧冷却器３６内の該還流管３７周辺に冷水管３８を
取付け、これを分岐して多数の噴霧口３９ａ、　３９ｂ
・・・を噴霧冷却器３６内に開口させると共に、冷水管
３８は冷水タンク１０と連通させる。冷水タンク１０内
には常時所定温度に冷却した冷水が大量貯蔵してあり、
該冷水はポンプ２９を介して噴霧口３９ａ、　３９ｂ・
・・より小滴となって噴霧冷却器３６内に噴出する。従
って、噴霧冷却器３６に入った空気は、噴出管３９ａ、
　３９ｂ・・・よりの水滴と接し、迅速且つ効率よく熱
交換を行い、冷却による過剰の水分は、凝縮奪水され、
不足の水分は加湿され、冷水温度と略等しい温度で飽和
し、還流管３７より出る。一方熱量を奪った水は室内の
臭気、ごみ微粒子等も溶解又は懸濁させており、再圧繰
返し使用には不適であるから導管４１を経て濾過機４２
に入れ濾過して導管４１′　を介し冷水タンク１０に戻
す。このため濾過機４２は通常の濾過機に、活性炭、珪
藻土、酸性白土、イオン交換樹脂等の吸着物質を成層さ
せ濾過面としたものが好ましい。噴霧冷却器３６を出た
冷却空気は、尚多少の飛沫を同伴し、湿っているので第
２サイクロン４３により完全に脱水する。従って脱水滴
し、飽和湿度の空気のみが還流管４７を経て室１に戻る
ことになる。この際、飽和湿度でなく、一定湿度（例え
ば６０％湿度）のものが得たい場合は、一定温度の乾燥
空気を送気管４４から一定量送り混合してやればよい。

ファン３０の吸込管２５と還流管４７との間には、バイ
パス管４８が設けられており、該バイパス管４８」二に
は、ダンパ等の通風量制御装置４９が設けられている。

一方、室内には、室内温度の検出装置ＡＩ＋Ａ２と室内
湿度の検出装置Ｂｌ＋８２を設け、これらの検出信号を
受は通風量制御装置４９を作動する作動部５０が設けら
れていて、人の出入や商品の出入等によって室内温度が
変化した時通風量制御装置４９の作動により、還流管４
７の空気の吸込管２５へのバイパス量を制御することに
より、１時的に大量の調温調湿空気を循環させ、室内の
温度・湿度の制御を行うものである。図中４４は送気管
であり、その端部をサイクロン４３に開口させ、必要に
応じて調湿のため乾燥空気を送り、また蒸気を吹入し、
循環空気を加熱したり、また、還流管４７を介し室１及
び配管類の殺菌を行うこともできるようになっている。

加湿した気体を送気する場合には、送気管４４から蒸気
を直接吹込んで加温してもよいし、噴霧冷却器３６の冷
水にかえて温水を噴霧させても、調温調湿された加温気
体が得られる。又５は冷却水冷却装置の冷媒圧縮機、６
は圧縮機５より出た冷媒ガスの凝縮器、７は導管であっ
て冷水タンク１０内の蒸発器８に連る。

又Ｃは冷却水タンク１０内の温度検出機であり、温度検
出機Ａ１＋Ａ２はファン３０内の図示しない動力と電気
的に結合し、温度検出機Ｃは圧縮機５と電気的に結合す
る。

還流管４７と吸込管２５とは、四方切替弁２２を介して
、室の開口１７と１８とに連絡する冷風導管２３．２４
に連通ずる。図面には還流管４７が室の天井板１９」−
に設けた風量調整室２の開口１７に連る導管２４に連通
し、吸込管２５が、室１の底板２０の下方に設けた排気
開口１８に連る導管２３に連通した状態が示されており
、このとき、冷風は室の上方から室内に流入して、下方
から排出される。四方切替弁２２を９０°回動すると、
上記の連通関係は逆となり、冷風が室の下方から流入し
、上方から排出されるように切替えられることは、明ら
かであろう。

上記装置の運転に際しては先づ圧縮機５を作動し、冷水
タンク１０内の水を所定温度迄下げる。所定温度迄下る
と、温度検出機Ｃよりの指令により圧縮機５のスイッチ
が開となり停止し、温度が」−昇すると閉となって作動
しＯＮ　、　ＯＦＦ制御をする。

ファン３０及びポンプ２９を作動させると室１内の空気
は、第１サイクロン３４、噴霧冷却器３６、第２サイク
ロン４３を経て浄化、冷却されて室１内に還流する。室
１内の温度が所定温度に下ると、温度検出機ＡＩ＋Ａ２
がこれを検知し、作動部５０に伝え通風量制御装置４９
を回動させるので還流管４７の空気はバイパス管４８、
吸込管２５、ファン３０、第１サイクロン３４、噴霧冷
却器３６、第２サイクロン４３を通って循環し、室１内
へは全く、又は制約された量しか流入しない。又室１内
の温度が急」―昇すると、通風量制御装置４９は停止し
、旧に復して室１内にのみ還流する。このようにするこ
とにより室内が一定の温度に保たれるが、通気量及び系
内の水分量を調節することにより室内の湿度調節も行う
ものである。このため湿度検出装置Ｂ１＋Ｂ２を所定の
湿度目盛に調節しておき、室内の関係湿度が変動すると
、この変動を湿度検出機Ｂｌ＋Ｂ’２がとらえ、操作部
５０を作動さすので前記と同一理由により室内の湿度を
制御することができる。

」二記方法を講することにより第１−サイクロン３４、
噴霧冷却器３６、第２サイクロン４３を常時運転しなが
ら通風量制御装置４９を作動又は停止させて、室１内の
温度と湿度を調節することができるので、室内はたえず
±０°Ｃ〜１℃といった一定の温度を維持することが可
能となるものである。

このようにして室１内の空調と清浄化を同時に行い、そ
れとともに超清浄化され且つ空調されたエアーブースも
形成することができ、本発明は全く新規な構成を採るこ
とによりきわめて顕著な効果を奏するものである。特に
本発明は、その構成がシンプルで且つエネルギー必要量
が小さくてすむので、工場等大規模なエアーブースの形
成にとりわけ適しており、その清浄効率、作業性の高さ
と相まって、ＬＳＩや超Ｔ、　Ｓ　Ｉ製造工場といった
半導体製造工場、その他各種精密工場、生物医薬製造工
場、研究室、実験室に設置するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエア−ブース１実施例の正面図、
第２図はその断面図であり、第３図は他の実施例の正面
図、第４図はその斜視図である。 第５図は通排気システムを実施するための１実施例を斜
視図法で描いたものであり、第６図はその断面図である
。第７図は、本発明に係るエアーブースと気体調温調湿
システムの１実施例とを有機的に結合した場合を示した
図面であって、本発明に係るエアーブースの１実施例を
実際の工場に配設した場合を図示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周囲をエアーカーテンで囲むとともに、その内圧を外圧
   よりも高めてなることを特徴とするエアーブース。