TWI421457B - 潔淨室之空調方法及空調裝置 - Google Patents

潔淨室之空調方法及空調裝置 Download PDF

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Description

潔淨室之空調方法及空調裝置
本發明，係關於半導體或醫藥品之產線中所必須之潔淨室之空調系統的改良，特別是非常適合用於需提升空間效率之潔淨室者。
目前，在需進行微細加工技術之半導體等工業領域或被要求高品質之醫藥品等領域中，需有一個可將空氣中之塵埃濃度控制於極低等級之空間，而提供了一種於系統天花板(由建築物之屋頂或上層板構成，於下方具有格子狀之框材的天花板)設置有風扇過濾單元(FFU)之多個單方向氣流(層流)或非單方向氣流(亂流)的潔淨室。
目前大規模之潔淨室中，一般之系統係採用於塵埃除去用之風扇過濾單元(FFU)併設濕氣除去用之乾盤管(DC)，但因裝置密度之增大，而逐漸難以確保設置空間。將乾盤管收納於導管(軸)內的方式，若亦考量到維護空間時，即需於潔淨室內確保較大之空間，而生產裝置之配置上亦產生空間上的限制，導致產生無法適當保持清淨度或溫度控制的缺點。
因此，為了不會因生產裝置之配置使潔淨室的配置受到限制，需要可將潔淨室之潔淨度與溫度調整至適當且可提升空間效率、確保短期之施工的空調系統。
[專利文獻1]日本特開2002－333180「潔淨室用空調 系統」中，為了將潔淨室內部區分成複數個區域來控制溫度，係於天花板部分之供氣流路配置複數個具風扇之乾盤管單元，且將循環空氣用導管(軸)設置於室內。此種配置下，導管佔去大量空間，而有空間效率降低的缺點。
[專利文獻2]日本特開2002－147812「潔淨室用空調系統」中，為了將潔淨室內部區分成複數個控制區域來控制溫度，係於側方配置供氣流路，於對應各控制區域之位置配置具風扇之乾盤管單元。此種配置下，側方之供氣流路佔去大量空間，而有空間效率降低的缺點。
[專利文獻3]日本特開2001－124386「潔淨室」中，為了減少循環風量，係就各區域設置短路送風手段(連通路、導管)，使區域內之空氣回流吹送至個別區域用室。在此種配置下，有短路風量增加使潔淨度降低的缺點。
[專利文獻4]日本特開2001－56140「潔淨室」中，為了在併設有單方向氣流潔淨區域與非單方向氣流潔淨區域之潔淨室減少空氣循環動力能量，係設置垂直垂下的「垂設壁」與空間分隔壁，以防止氣流之亂流。在使用許多此種分隔壁之配置下，有清淨空氣不會均一、空間效率亦降低的缺點。
如上所述，以往之方式，由於係將乾盤管收納於導管(軸)內，因此若亦考量維修空間，則須於潔淨室內確保較大空間，於生產裝置之配置亦產生空間上的限制，有無法適當 地進行潔淨度或溫度控制的缺點。
因此，本發明之主要目的，係謀求不需收納乾盤管之導管且提升空間效率。
本發明之另一目的，係提高天花板構件之供氣流路之空氣混合率，使供氣溫度穩定化。
本發明之另一目的，係防止天花板構件上之供氣流路內成為較建築物外部低之負壓，預防外部空氣侵入且縮小溫度溼度之不均。
為解決前述課題，本發明之第1態樣，係提供一種潔淨室之空調方法，係於天花板構件上面設置供氣流路且配置風扇過濾單元，自該供氣流路使空氣通過該風扇過濾單元以向潔淨室吹送清淨空氣，其特徵在於：於潔淨室地面配置具風扇之乾盤管以誘導回流空氣；自設於該具風扇之乾盤管上部之空氣吹出噴嘴朝向天花板面以噴流方式吹出潔淨室內的回流空氣；使該噴流自設於天花板構件之開口部分往該供氣流路回流；一邊使清淨空氣再度循環一邊利用。
再者，本發明之第2態樣，係提供一種潔淨室之空調裝置，係於天花板構件上面設有供氣流路且配置風扇過濾單元，自該供氣流路通過該風扇過濾單元之清淨空氣係被朝向潔淨室吹送，其特微在於：於潔淨室地面配置具風扇之乾盤管以誘導回流空氣；自設於該具風扇之乾盤管上部之空氣吹出噴嘴朝向天花板面以噴流方式吹出潔淨室內的回流空氣；使該噴流自設於天花板構件之開口部分往該供 氣流路回流；一邊使清淨空氣再度循環一邊利用。
亦即，本發明之潔淨室系統中，用以適當進行潔淨室整體之潔淨度確保與溫度控制的循環送風，係藉由設置於系統天花板之風扇過濾單元(FFU)進行，使設置於地面之空調負荷處理用之具風扇之乾盤管(FDC)露出設置於潔淨室內，自上部之吹出噴嘴以適當風速(8~15m/s)吹出噴流。從潔淨室誘導了一部分回流空氣(已使用之空氣)的噴流，係形成通過設於上方近處之系統天花板之開口部分而吹入天花板內的回流路徑。風速取決於天花板高度或吹出局部的壓力損失。係一不需習知型回流用導管(軸)的系統。
較佳者為，使具風扇之乾盤管(FDC)之風量成為潔淨室循環風量的70~90%左右，自潔淨室誘導(吸引)一部分回流空氣。成為噴流之混合空氣通過天花板構件之開口部分而衝撞於天花板內之層板，藉此均勻地混合，更提升混合率而成為有利於溫度控制之系統。亦即，由於自潔淨室使一部分作為誘導空氣旁流，與自FDC吹出之吹出風量混合，因此只要增大旁流即亦可減少FDC之設置台數。
此系統，係利用在天花板內與潔淨室內產生之差壓，即使不鋪設回流導管(軸)或「垂設壁」等，亦能在不損害其功能的狀態下控制溫度。藉此，FDC能設置在潔淨室內的任一場所，可解除物理性的限制。
天花板構件係系統天花板時，係使被稱為長方形模板之長方形板多數相鄰形成。模板尺寸雖可任意對應，但亦根據具有確保潔淨度之循環風量之風扇過濾單元(FFU)在 製作上、功能上之限制或天花板強度等來決定，為了導入本系統，其實際之模板尺寸為750×1500mm、或1000×1500mm等。系統天花板以外之一般天花板亦能以相同想法對應。藉由使FDC配合天花板模板之寬度鋪設，可以系統天花板之模板單位組合複數個來形成回流路徑，提升空間效率，且對製造裝置之配置限制亦有彈性。
來自潔淨室內之誘導空氣量(旁通量)，可根據室內溫度之精度，以FDC之設置容量(台數)來任意設定。
具風扇之乾盤管(FDC)可視必要情形藉由連結同樣之機種使必要風量模組化(聚集化)來設置。
配管工程亦可藉由配合具風扇之乾盤管(FDC)之尺寸予以模組化，而能謀求工程之節省。
本發明之空調系統，即使在地下具有抽風室時亦同樣可建構，不論是單方向流(層流)或非單方向流(亂流)均能適用。
本發明中，由於係藉由FFU之風扇使空氣自天花板構件上之供氣流路往潔淨室吹送，因此供氣流路內之氣壓必然較潔淨室內之氣壓低。只要使用周知之外部空氣處理調和機例如使系統天花板內產生＋3~＋10Pa、使潔淨室內產生＋10~＋30Pa之差壓，自FDC之吹出空氣量即不會往潔淨室內擴散，而迅速地被導往天花板內。此點，同時亦可防止天花板構件上之供氣流路內成為較建築物外部低的負壓，預防外部空氣之侵入，縮小溫度溼度之不均。
本發明之較佳例，係設有自天花板構件之開口部分周 圍往潔淨室內垂下的垂設壁，如此能防止噴流漏出至開口部分外。
本發明之較佳態樣，係使垂設壁之下端較空氣吹出噴嘴之上端更往下方延伸，如此能進一步更確實地防止噴流漏出至開口部分外。
又，本發明之較佳態樣，於該垂設壁之途中設有貫通孔，此貫通孔係誘導垂設壁周圍之停滯空氣。
根據本發明可發揮如下效果：(1)由於不需收納具風扇之乾盤管之導管(軸)，能將具風扇之乾盤管設置於潔淨室內的任意位置，因此無配置上的限制，能提升空間效率。
(2)不需設置獨立之回流路徑，可謀求增加系統建構上之彈性、縮短施工期間、以及提升施工品質。
(3)由於噴流係流入天花板構件上之供氣流路，因此能提高供氣流路之空氣混合率使供氣溫度穩定化。
(4)具風扇之乾盤管本體之空氣壓力損失係由內藏風扇承受，因此能減低風扇過濾單元之空氣壓力損失，使天花板內亦成為正壓。藉此，能防止天花板構件上之供氣流路內成為負壓，預防外部空氣之侵入。藉此能縮小溫度溼度之不均。
(5)在系統天花板係以模板之集合體構成時，由於能以模板單位配置開口部分或FDC，因此能提高空間效率。
以下，參照附圖之實施例進一步詳述本發明。
圖1至圖3係表示本發明之第1最佳實施態樣之潔淨室系統10，圖1係俯視圖，圖2係沿圖1之線A－A之縱截面圖，圖3係沿圖1之線B－B之縱截面圖。
如圖1所示，此潔淨室系統10之天花板構件12，係將750mm×1500mm之尺寸之模板相鄰配置縱七列、橫十一列而構成系統天花板。於此天花板構件12上設置有六個風扇過濾單元(FFU)14，該部分未安裝模板15。於中央部形成根據本發明之開口部分16，此開口部分16亦未安裝模板15，其端緣以框材補強而形成。
於圖1之開口部分16下方，如圖2所示，於潔淨室22之地面13上以一組三台連結之狀態設置有兩組、合計六台的具風扇之乾盤管(FDC)18。圖2中，上階層板11與天花板構件12之間成為供氣流路20，使通過FFU之潔淨空氣朝向潔淨室22供應。
依據本發明，於FDC18本體上部安裝有吹出用噴嘴24，在潔淨室內誘導周圍空氣(旁流)，自噴嘴24朝向天花板面使周圍空氣與回流空氣26之混合空氣成為噴流30吹出。此噴流30係從設於天花板構件12之開口部分16往供氣流路20流入。亦即，成為噴流之混合空氣通過天花板構件之開口部分而衝撞於天花板內之層板11，藉此均勻地混合，更提升混合率而成為有利於溫度控制之系統。如此，使潔淨空氣再度循環並加以利用，以提升能量效率。
此時，由於自潔淨室22內使回流空氣一部分作為誘導 空氣旁流，與自FDC吹出之吹出風量混合，因此只要增大旁流即亦可減少FDC之設置台數。
圖1至圖3所示例中，例如，潔淨室22之高度H可設定為約4300mm，FDC之本體部分18之高度F可設定為1950mm，連結三個FDC成一組後之寬度W可設定為2450mm，以配管連接FDC組之配管間隔寬度P可設定為2510mm，FDC上部之噴嘴24之外徑可設定為500mm，噴嘴24高度可設定為700mm。
供氣流路20及潔淨室22，係自周知之外部空氣處理調和機(未圖示)被供應經溫度調節的外部空氣。由於係藉由FFU之風扇從供氣流路20內往潔淨室22供應空氣，因此供氣流路內之氣壓必然較潔淨室內之氣壓低。本發明中，由於係使FDC露出於潔淨室內而設置，因此可藉由風扇之效果與噴流之吹出作用減少在回流路徑整體之壓力損失，以防止供氣流路內成為負壓。如此，能預防外部空氣侵入供氣流路，縮小溫度溼度之不均。
圖4係表示本發明之第2最佳實施態樣之潔淨室系統40，係於潔淨室22之地面13下方設有充氣室42的例。自FFU吹出之潔淨空氣，係通過潔淨室22並自地面13之貫通孔流入充氣室42後，再度被送往潔淨室22。此時，設置於地面13之具風扇之乾盤管(FDC)18係誘導充氣室42內之回流空氣26，自噴嘴24朝向天花板面使混合空氣成為噴流30吹出。此噴流30係從設於天花板構件之開口部分16往供氣流路20流入。與圖1至圖3之第1實施態樣 同樣地，成為噴流之混合空氣通過天花板構件之開口部分而衝撞於天花板內之層板11，藉此均勻地混合，更提升混合率而成為有利於溫度控制之系統。如此，使潔淨空氣再度循環並加以利用，以提升能量效率。
圖5及圖6係表示本發明之第3最佳實施態樣之潔淨室系統50，係分別與圖2及圖3對應的縱截面圖。圖2所示之噴流30在天花板高度特別高的情況下，最好係可防止往潔淨室內漏出。因此，圖5及圖6之實施態樣中，係沿天花板構件12之開口部分16周圍設置往潔淨室22內垂下的窗簾狀垂設壁52，來防止噴流之一部分漏出至周圍。垂設壁52之高度T，例如可設定為500mm。垂設壁52之材料可係樹脂製品或輕量金屬等。
圖7及圖8係表示本發明之第4最佳實施態樣之潔淨室系統60，係分別與圖2及圖3對應的縱截面圖。圖5所示之垂設壁52，雖可防止噴流之一部分漏出至周圍，但空氣吹出噴嘴24之上端至垂設壁52之下端係有相當距離。因此，圖7及圖8之實施態樣，係使垂設壁進一步往下方延伸，而構成為垂設壁62之下端延伸至較空氣吹出噴嘴24下端更下方。藉此，可大致完全防止噴流之一部分漏出至周圍。垂設壁62之高度L例如可設定為2000mm，往吹出噴嘴24上之覆蓋部分可設為350mm左右。
圖9係表示潔淨室系統50中於垂設壁52周圍產生空氣渦流，而產生停滯空氣之滯流56,58的狀態。此種滯流56,58有可能會造成塵埃之聚集。
圖10係表示用以解決圖9之狀態之第5實施態樣的潔淨室系統70，係於垂設壁52之途中複數處穿射貫通孔54，而自此等貫通孔54誘導停滯空氣之例。貫通孔54可形成為圓形或縱長之狹縫狀。
針對垂設壁之效果，在電腦上建構立體模組而進行了模擬。在垂設壁之高度設為2000mm、500mm、或沒有設置的三個狀況下，計算了氣流流動產生之溫度分布變化的結果，可知：(1)即使無垂設壁，可確認乾盤管之處理空氣可順利地流入至天花板內。潔淨室內之溫度分布，在有垂設壁與無垂設壁之情形下並無太大差異。
(2)關於潔淨度方面，在基準並不嚴格的狀況下，將垂設壁設為500mm左右或無垂設壁，並不會產生實用上的問題。
如以上所詳細說明，根據本發明，由於能將具風扇之乾盤管設置於潔淨室內的任意位置，因此無配置上的限制，能提升空間效率。並不需如習知般設置獨立之回流路徑，可謀求增加系統建構上之彈性、縮短施工期間、以及提升施工品質。由於噴流係流入天花板構件上之供氣流路，因此能提高供氣流路之空氣混合率使供氣溫度穩定化。能使天花板內成為較外部空氣高之正壓，預防外部空氣侵入，縮小溫度溼度之不均等，其技術效果極為顯著。
10,40,50,60,70‧‧‧潔淨室系統
12‧‧‧天花板構件
13‧‧‧地面
14‧‧‧FFU
16‧‧‧開口部分
18‧‧‧FDC
20‧‧‧供氣流路
22‧‧‧潔淨室
24‧‧‧吹出噴嘴
26‧‧‧回流空氣
30‧‧‧噴流
52,62‧‧‧垂設壁
54‧‧‧貫通孔
圖1係顯示本發明第1實施例之潔淨室系統的俯視圖。
圖2係沿圖1之線A－A的縱截面圖。
圖3係沿圖1之線B－B的縱截面圖。
圖4係顯示本發明第2實施例之潔淨室系統的縱截面圖。
圖5係顯示本發明第3實施例之潔淨室系統的縱截面圖。
圖6係顯示本發明第3實施例之潔淨室系統的縱截面圖。
圖7係顯示本發明第4實施例之潔淨室系統的縱截面圖。
圖8係顯示本發明第4實施例之潔淨室系統的縱截面圖。
圖9係顯示本發明第3實施例之空氣停滯的縱截面圖。
圖10係顯示本發明第5實施例之潔淨室系統的縱截面圖。
10‧‧‧潔淨室系統
11‧‧‧上階層板
12‧‧‧天花板構件
13‧‧‧地面
14‧‧‧FFU
16‧‧‧開口部分
18‧‧‧FDC
20‧‧‧供氣流路
22‧‧‧潔淨室
24‧‧‧吹出噴嘴
26‧‧‧回流空氣
30‧‧‧噴流

Claims (5)

  1. 一種潔淨室之空調方法，係於潔淨室之天花板構件上面設置供氣流路且配置風扇過濾單元，自該供氣流路使空氣通過該風扇過濾單元以向該潔淨室內吹送清淨空氣，其特徵在於：於該潔淨室地面配置具風扇之乾盤管；自設於該具風扇之乾盤管上部之空氣吹出噴嘴朝向設於天花板面之開口部分以噴流方式吹出該潔淨室內的回流空氣；使該噴流自該開口部分往該供氣流路回流，且從該具風扇之乾盤管周圍往該供氣流路內部誘導來自該潔淨室內之回流空氣；使該噴流衝撞於該供氣流路之天花板層板以使該供氣流路內之空氣均勻地混合；一邊使清淨空氣再度循環一邊利用。
  2. 一種潔淨室之空調裝置，係於潔淨室之天花板構件上面設有供氣流路且配置風扇過濾單元，自該供氣流路通過該風扇過濾單元之清淨空氣係被朝向該潔淨室吹送，其特徵在於：於該潔淨室地面配置具風扇之乾盤管；配置成自設於該具風扇之乾盤管上部之空氣吹出噴嘴朝向設於天花板面之開口部分以噴流方式吹出該潔淨室內的回流空氣；使該噴流自該開口部分往該供氣流路回流，且該具風 扇之乾盤管配置成從其周圍往該供氣流路內部誘導來自該潔淨室內之回流空氣；配置成該噴流被衝撞於該供氣流路之天花板層板以使該供氣流路內之空氣均勻地混合；一邊使清淨空氣再度循環一邊利用。
  3. 如申請專利範圍第2項之空調裝置，其設有自該天花板構件之該開口部分周圍往潔淨室內垂下的垂設壁，此垂設壁之下端自該空氣吹出噴嘴之上端相距一距離。
  4. 如申請專利範圍第2項之空調裝置，其設有自該天花板構件之該開口部分周圍往潔淨室內垂下的垂設壁，該垂設壁之下端係較該空氣吹出噴嘴之上端往下方延伸些許。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之空調裝置，其中，於該垂設壁之途中設有貫通孔，此貫通孔係誘導垂設壁周圍之停滯空氣。
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