WO2011099643A1

WO2011099643A1 - 局所クリーンゾーン形成装置

Info

Publication number: WO2011099643A1
Application number: PCT/JP2011/053315
Authority: WO
Inventors: 祐樹藤代; 恒造新田; 裕二久保田
Original assignee: 興研株式会社
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2011-08-18
Also published as: AU2011215148B2; WO2011099643A8; CA2789747A1; US20120322356A1; KR101698503B1; CN102762925B; KR20120129966A; AU2011215148A1; JP5389194B2; CN102762925A; CA2789747C; US9791161B2; EP2522921A4; JPWO2011099643A1; EP2522921A1; EP2522921B1

Abstract

作業性に優れ設置場所や作業の対象を制限することなしに優れた清浄空気空間を与えることのできる局所クリーンゾーン形成装置を提供する。一様空気流を形成するための整流機構を空気吹出面に内設してもつ一対のプッシュフードを、互いの該空気吹出面どうしを平行に且つ該空気吹出面の中心どうしが正対しない位置関係で該プッシュフードから吹き出される一様空気流どうしを対向させて衝突するように配置すると共に、該一様空気流を該空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって吹き出すように構成してなる局所クリーンゾーン形成装置。

Description

局所クリーンゾーン形成装置

　本発明は作業領域において清浄空気空間を形成する局所クリーンゾーン形成装置に関する。

　近年、ＩＣチップの製造等の半導体製造、フラットパネルディスプレイなどの液晶部品製造、携帯電話やデジタルカメラなどの光学部品製造などこれらをはじめとする高機能化した精密機器の製造現場、或いは化学や医薬品等を取り扱う製造・検査・研究など現場において、埃や環境微生物等の混入が製品の品質や研究結果に大きな影響を与えることから、これらの現場における作業空間のクリーン化の要求が拡大している。

　これらの要求に対し、クリーン化が必要となる一部の作業空間のみを局所的にクリーン化する方式が一般的であり、この代表的なクリーンゾーン形成技術としてクリーンベンチ方式が代表的である。このクリーンベンチ方式は、作業台の手前の面だけに作業用の開口部があり、それ以外の面は清浄度を保つために天井を含め周囲が囲われている。その囲い内に清浄空気吹出口が配されており、作業者は手前の作業用開口部から手を入れて作業を行うような構造となっている。このような基本構造をもった上で種々の機能を付与したクリーンベンチも提案されている。これらのクリーンベンチを提案している公知刊行物の例としてはＪＰ２００１−１４１２７３Ａ、ＪＰ２００５−４８９７０Ａ及びＪＰ２００６−１６２１７４Ａがある。

　従来知られたクリーンベンチは作業用開口部が狭いものが多く精密機械などの組立作業がしづらいといった作業性に難点があった。また、組立作業等において製品や部品をコンベア等により搬送させながら製造するような製造ラインでは、クリーンベンチ方式において必要不可欠な囲いが邪魔になることから製造ラインに取り入れることができなかった。

　その場合、製造ラインを含む作業部屋全体をクリーン化するクリーンルーム方式が用いられるが、この方式は設備が大規模であり、装置の大型化による設置スペースの確保、装置自体の費用や施工費用などが高額化してしまうという難点があった。さらに広いスペースを高い清浄度に維持するために電気代や交換フィルタの維持費など運用コストも莫大となるものであった。

　またこのほか製造部品等を汚染させずに製造する方法として、製造部品等を隔壁で囲み、作業者と隔離することで隔壁内を部分的に汚染制御するミニエンバイロメント方式などがあるが、高いクリーンゾーンを作ることができる反面、製造部品等と作業者を完全に隔離する必要があり作業者が直接作業を行うことができないという難点があった。

　本発明者等は先に作業性に優れ作業の対象を制限することなしに優れたクリーンゾーンを与えることのできる局所空気清浄化装置として二つの空気流が衝突するように一対のプッシュフードを互いに正対させて配置した局所空気清浄化装置を提案した（ＪＰ２００８−２７５２６Ａ）。

　この装置は、一対の正対するプッシュフードの空気吹出面どうしの間に形成される気流方向と平行する境界面すべてを開放状態にして、壁や囲いなど用いずに清浄空気空間を形成するものであり、囲い等の作業の邪魔になるものがないため作業性に優れるものである。また、囲いがないことから部品の搬送を伴う製造ラインにおいても使用できるという特徴を有するものである。しかし、この装置の場合、吹出開口面を正対させる必要があるため、部品の搬送を伴う製造ラインなどで作業者自身が形成された気流の中に入らずに作業を行うことが困難な場合があり、こういった場合プッシュフードの空気吹出面を作業者が塞いでしまうような状況となりクリーンゾーンを形成できないという難点があった。また装置の設置エリアに柱や製造設備等の移動が困難な障害物が存在する場所や狭隘な作業部屋等では吹出開口面が正対するような位置関係で設置することはできず、設置できたとしても不必要なスペースがとられてしまうなどの問題があった。

［発明の目的］
　本発明の目的は、先に提案した局所空気清浄化装置の利点を生かした上で、応用可能性及び実用性を高め、さらに作業性に優れ、作業の対象を制限することなしに、装置の設置スペースを省スペースに抑え、安価で容易に優れたクリーンゾーンを与えることのできる新しい局所クリーンゾーン形成装置を提供することにある。

［発明の要約］
　本発明は、第１に、一様空気流を形成するための整流機構を空気吹出面に内設してもつ一対のプッシュフードを、互いの該空気吹出面どうしを平行に且つ該空気吹出面の中心どうしが正対しない位置関係で該プッシュフードから吹き出される一様空気流どうしを対向させて衝突するように配置すると共に、該一様空気流を該空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって吹き出すように構成してなる局所クリーンゾーン形成装置である。

　本発明は、第２に、該整流機構が、少なくとも１つのハニカム形並列多孔体と少なくとも１つの空気抵抗体からなり、該ハニカム形並列多孔体の多孔部が該空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって配列されている上記第１に記載の局所クリーンゾーン形成装置である。

　本発明は、第３に、該整流機構のハニカム形並列多孔体の多孔部が該空気吹出面に対して水平斜め方向に角度をもって配列されている上記第２に記載の局所クリーンゾーン形成装置である。

　本発明は、第４に、該プッシュフードを上面方向より見たとき、該プッシュフードの外観形状を形成するハウジングの該空気吹出面を有するハウジング面と境界を接する２つの側面のうち少なくともいずれか一方の側面が、該空気吹出面に対して水平斜め方向に吹き出す一様空気流の角度と平行であることを特徴とする上記第３に記載の局所クリーンゾーン形成装置である。

　本発明は、第５に、該プッシュフードを上面方向より見たとき、該プッシュフードの外観形状を形成するハウジングの該空気吹出面を有する面と境界を接する側面の成す角度が鈍角であって且つその側面が該空気吹出面に対して水平斜め方向に吹き出す一様空気流の角度と平行であるプッシュフードにおいて、該鈍角の側面を形成するプッシュフード内の空気吹出面から該空気吹出面と対向するもう一方の側の背面側ハウジングに亘り且つ該空気吹出面の上端から下端に亘って縦方向に遮蔽板を内設したことを特徴とする上記第４に記載の局所クリーンゾーン形成装置である。

　本発明は、第６に、該一対のプッシュフードの空気吹出面どうしの間に形成されるクリーンゾーンの気流方向と平行するクリーンゾーンの境界面すべてが開放状態となる上記第１~第５に記載の局所クリーンゾーン形成装置である。

［発明の効果］
　本発明の局所クリーンゾーン形成装置は空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって吹き出す一対のプッシュフードを互いに空気吹出面から吹き出される一様空気流どうしを対向させて衝突させることで、該一対のプッシュフードの空気吹出面間にクリーンゾーンを形成できるため、クリーンベンチのように囲いがなくとも高い清浄度をもつクリーンゾーンを形成することが可能であり、作業の邪魔になる囲いがないことからクリーンゾーンにおける作業者の作業性に優れ、それらの作業の対象を制限することがない。

　また、本発明の局所クリーンゾーン形成装置は囲いがなく空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって吹き出すことが可能であるため、製造部品等の搬送を伴う製造ラインにおいても、当該製造ラインの対象作業エリアのみを一対のプッシュフードで斜めに挟み一様空気流どうしを衝突させることでクリーンゾーンの形成が可能であり、製造ライン全体を囲ったり、或いは作業部屋全体をクリーン化するような大掛かりな設備を必要とせず、容易に局所的にクリーンゾーンの形成が可能である。また装置の設置スペースが省スペースで済み、装置自身や施工費用等が安価であり、必要な局所空間のみをクリーン化するため、無駄な交換フィルタや電気代などの維持費の削減も可能である。さらにクリーンゾーンを形成する気流の中に作業者の身体が入り込んで気流に大きな乱れが生じてクリーンゾーンの形成を阻害するようなことがなく、腕から先しかクリーンゾーンの気流の中に入り込まずに作業をすることが可能であるためクリーンゾーンを維持することが可能である。

　また、本発明の局所クリーンゾーン形成装置は、装置の設置エリアに柱や製造設備等の移動が困難な障害物が存在する場合であっても、障害物を避けて一対のプッシュフードから吹き出される一様空気流どうしを互いに斜めに吹き出させて対向するようにすることで、障害物や作業部屋の構造に合わせてクリーンゾーンを形成することが可能となる。またこれまで設置不可能であった狭隘な作業部屋にもクリーンゾーンを形成することが可能であり、設置スペースを実質的に省スペースに抑えて作業エリアを効率的に利用することが可能である。

　また、従来からあるプッシュフードは空気吹出面に対して垂直方向に気流を吹き出すものしかなかったが、本発明においてはプッシュフードの空気吹出面に対して斜めに角度をもって吹き出す機能をもつものである。本発明の装置の使用者或いは装置設置者はどのような角度で空気を吹き出すものであるかを判別することが困難であるため、空気吹出面を有するハウジング面と境界を接する２つの側面のうち少なくとも一方の側面を、空気吹出面に対して斜めに角度をもって吹き出す一様空気流の角度と平行に形成することで、プッシュフードの外観を見るだけでその装置がどの角度で気流を吹き出す装置であるかの判別をすることが可能となる。

　また、本発明の局所クリーンゾーン形成装置は、一対のプッシュフードの空気吹出面を床面から天井等任意の高さ或いは範囲において自由に配置することが可能であり、作業や用途に合わせてクリーンゾーンの範囲を自由に与えることが可能である。

　また、本発明の局所クリーンゾーン形成装置は、プッシュフードの装置本体を相対的に小型に形成することができるため、必要に応じて装置にキャスター等の移動手段を設けることで容易に装置の移動が可能となり、作業レイアウトの変更への対応や作業部屋間での移動など装置運用のバリエーションが広がる。

　図１は本発明の一対のプッシュフードを用いた局所クリーンゾーン形成装置の設置例を示す斜視図である。
　図２−ａは一台のプッシュフードから形成される一様空気流空間を示す図である。
　図２−ｂは一対のプッシュフードを気流が対向するように設置したときに形成される一様空気流空間を示す図である。
　図３−ａは本発明で用いる整流機構の代表例を示す上面透過図である。
　図３−ｂは本発明で用いる整流機構の代表例を示す上面透過図である。
　図３−ｃは本発明で用いる整流機構の代表例を示す上面透過図である。
　図３−ｄは本発明で用いる整流機構の代表例を示す上面透過図である。
　図４−ａは本発明で用いるプッシュフードの代表例を示す四面図である。
　図４−ｂは本発明で用いるプッシュフードの代表例を示す四面図である。
　図４−ｃは本発明で用いるプッシュフードの代表例を示す四面図である。
　図４−ｄは本発明で用いるプッシュフードの代表例を示す四面図である。
　図５−ａは本発明で用いるプッシュフードのハウジング形状の代表例を示す上面図である。
　図５−ｂは本発明で用いるプッシュフードのハウジング形状の代表例を示す上面図である。
　図５−ｃは本発明で用いるプッシュフードのハウジング形状の代表例を示す上面図である。
　図５−ｄは本発明で用いるプッシュフードのハウジング形状の代表例を示す上面図である。
　図６−ａは本発明で用いるプッシュフードにおける一部の気流の流れを示す上面透過図である。
　図６−ｂは本発明で用いるプッシュフードにおける一部の気流の流れを示す上面透過図である。
　図７−ａは従来の一対のプッシュフードを用いた局所クリーンゾーン形成装置である特許文献４の装置の設置例を示す上面図である。
　図７−ｂは本発明の一対のプッシュフードを用いた局所クリーンゾーン形成装置の設置例を示す上面図である。
　図８−ａは本発明の一対のプッシュフードを用いた局所クリーンゾーン形成装置の設置例を示す上面図である。
　図８−ｂは従来の一対のプッシュフードを用いた局所クリーンゾーン形成装置である特許文献４の装置の設置例を示す上面図である。
　図９−ａは実験例１の測定位置及び測定結果の説明図である。
　図９−ｂは実験例２の測定位置及び測定結果の説明図である。

　本発明の局所クリーンゾーン形成装置は、一対のプッシュフードから空気吹出面に対して斜めに吹き出される一様空気流どうしを対向させることを特徴とするものであるが、本発明で用いる一様空気流を吹き出すプッシュフードとしては従来からプッシュプル型換気装置に用いられているプッシュフードの構造を基本として採用することができ、これに斜めに吹き出す構成を加えて本発明で用いるプッシュフードとすることができる。本発明における一対のプッシュフードからなる局所クリーンゾーン形成装置の使用代表例を図１に示す。

　この一様空気流は一様捕捉気流や層流とも称し、空気吹出面から吹き出される気流に対し垂直な断面で見たとき、流れの速度の大きさがその断面のいたるところで実質的に一定である状態の空気流をいい、障害物がない状態での速度分布のバラツキが平均値に対して±５０％以内〈粉じん障害防止規則　粉じん則第１１条第２項第４号の規定に基づく厚生労働大臣が定める要件（平成１０年労働省告示第３０号により〉、特に±２０％以内であるものが好ましい。

　また、一様空気流に適した風速としては、空気吹出面において吹き出される初速が０．３~１．５ｍ／秒程度の低風速が好ましく、その気流は空気吹出面から吹き出されると、気流の断面全体の空気を空気吹出面から吹き出された方向に向かってゆっくりと運ぶように流れる。

　プッシュフードにおいて、プッシュフードの外観を形成するハウジングやそれに内設される整流機構は、製作効率上、切断、曲げ或いは接合等の加工が直線的に可能な直線部を多く持つ形状からなるものが望ましく、またこの形状は空気吹出面の面積効率から見ても同様に望ましい。このためこの一様空気流を形成するための空気吹出面としては正方形或いは長方形にすることが望ましく、特に長辺と短辺の割合いが５：１の長方形状から正方形に至るまでの範囲の四角形状にすることが好ましい。しかし、これらの製作上或いは構造上のロスを考慮する必要がなくデザイン性を重視する場合などは円やその他自由な形状を適宜選択することも可能である。

　一様空気流に限らず気流は一般的に吹き出されると１０°程度の角度で前方に向って拡散し、一様空気流を維持する範囲は空気吹出面から吹き出した距離に応じて先細りする。図２−ａは一台のプッシュフードから形成される短辺方向から見た一様空気流空間を示す図であるが、図の一台のプッシュフード１から吹き出される一様空気流の一様性を維持できる範囲は、空気吹出面２の正方形を含む長方形の短辺Ｌの距離に依存し、その距離は空気吹出面２の短辺Ｌのおおよそ３倍程度までであり、その一様空気流空間は短辺方向からみた場合に空気吹出面２の短辺Ｌを底辺とし、その３倍の距離をとった空気吹出面２の中心を結ぶ二等辺三角形状の面積３となり、長辺方向から見た場合には、底辺（長辺）、上辺（長辺−Ｌ）、高さ（３Ｌ）の台形形状（図示せず）となる空間になる。

　図２−ｂは一対のプッシュフードを気流が対向するように設置したときに形成される一様空気流空間を示す図であり、本発明に用いる気流を示したものである。図２−ｂに示すように一様空気流を吹き出す一対のプッシュフード１の気流３を空気吹出面２の短辺Ｌの３倍の距離で対向させるように設置した場合、一様空気流を形成できる範囲は、空気吹出面２の短辺Ｌを底辺とし、その３倍の距離をとった空気吹出面２の中心を結ぶ二等辺三角形状を、向かい合わせたプッシュフード１のそれぞれの空気吹出面２に二等辺三角形の底辺が位置するように互いの一様空気流３の重なり合う部分を含めた面積となるが、実際にはこの二つの一様空気流３が重なり合うことはなく、一対のプッシュフード１の中間付近で二つの一様空気流３は衝突し、その後気流はそれまでの流れ方向に対して垂直方向に向きを変え、一対のプッシュフード１間によって形成された一様空気流空間３から押し出される。これはプッシュフード１から一様空気流３が連続的に吹き出されているためである。図２−ａのように１台のプッシュフード１から吹き出される気流だけでは一様空気流空間３は空気吹出面２から吹き出す距離に応じて先細りするが、図２−ｂのように一対のプッシュフード１から吹き出される一様空気流どうしを衝突させることによってほとんど先細りせずに衝突し、１台のプッシュフードでは一様空気流を形成できなかった３ａの場所においても一様空気流を形成し、衝突した周囲の気流も含めて垂直方向に気流の向きが変わり、図１に示すように一対のプッシュフード１の空気吹出面２の４辺どうしを直線的に結ぶような境界面すべてが開放状態の気流空間が形成される。つまり空気吹出面２の短辺Ｌと短辺Ｌの３倍の積からなる面積と空気吹出面２の長辺の積において一様空気流空間を形成することができるのである。なお本発明においてプッシュフード内に高性能フィルタが内蔵されていることが望ましく、この形成された空間はフィルタの性能に応じたクリーンゾーンとなる。

　尚、一様空気流と混同されがちな気流としてエアカーテンがあるが、エアカーテン気流は扁平な長方形状のスリット状の空気吹出部から吹き出す強力な噴流によって風のカーテンを作り出し、それによって空間を仕切るもので、防塵、防臭、防虫、断熱などを目的としてエアドアなどに多様されている。このエアカーテン気流の空気吹出部の風速は初速で５~１０ｍ／ｓ程度であり、一様空気流の風速と比べ非常に早い風速をもつものである。これは風速が早くないとエアカーテンを遠くまで形成することが不可能となるためで、スリット状空気吹出部が扁平長方形であるため短辺が短くならざるをえず、その結果、一様性はほとんど持ち備えていない気流である。このエアカーテン気流を本発明に採用しようとした場合、気流が一様性を持ち備えていないとともに、気流内で作業者が作業を行おうとした場合、気流の風速が早すぎて、作業者や製造部品等に衝突した気流がはね返って乱流が生じる。そのはね返って生じた乱流も依然早い風速を維持しているため、さらに作業空間の至るところで乱流が発生してしまい一様空気流空間を形成することができず、結果的にクリーンゾーンの形成も事実上不可能となる。

　ここで本発明で用いるに適したプッシュフードについて説明する。プッシュフードは装置全体を覆うハウジングとして、厚さ０．３~５．０ｍｍの鋼板を折り曲げ加工やプレス加工等により、内設する整流機構をはじめとする部材や或いはデザイン性などを考慮して適宜の形状としたものを用いることができる。また装置全体の骨組みを金属製等のＬ字フレームなどを組み合わせて形成したのち、装置表面を鋼板或いは合成樹脂板等により覆うようなハウジング構成も可能である。プッシュフードのハウジングとしては、これらの構造や材質に限定されるものではなく、内設する整流機構等の重量など考慮した上で適宜の構造を用いうる。本発明の好ましいハウジング構造としては、生産性を考慮した場合、加工性と強度のバランスから厚みｔ１．０~１．６ｍｍのステンレス鋼板を直線的に曲げ、切断、溶接等加工してハウジングを形成するものが特に好ましい。

　ハウジングの一面には空気吹出面があり、その空気吹出面には、装置内部に隣設された整流機構の通気表面を保護するための桟が設けられていることが好ましい。この桟材質に制約はなく、鋼或いは樹脂など適宜選択可能であり、断面φ０．５~φ１０．０ｍｍの線材、断面□０．５~□１０．０ｍｍの角材或いは断面０．５~１０．０ｍｍ×１．０~１００．０ｍｍの角材を縦、横及び斜め等にそれぞれ組み合わせ自在に空気吹出面全体に桟を形成することができる。この桟は整流機構から通気されてくる気流の風速や風向等の気流に影響を与えない程度にまばらな間隔に構成されていることが好ましい。またこの桟に金網或いは樹脂製の網を用いることも可能である。この桟はハウジングの内側から空気吹出面の周囲に溶接或いはハウジングにフレームなどを設けて固定するなど、その固定方法に制約はない。

　空気吹出面の桟１２の内側には、空気吹出面２から一様空気流を吹き出すように構成した整流機構６が空気吹出面２の桟１２と隙間を設けて空気吹出面２の通気面が重なるように配置されている。整流機構６は、空気吹出面２の面積と同等或いはそれより若干大きい程度の面積を持つ複数の部材を重ね合わせて構成されている。整流機構６の下流側、即ち最も空気吹出面２に隣接した位置には少なくとも一つ以上のハニカム形並列多孔体１０が配置されており、且つその上流側に少なくとも一つの空気抵抗体１１が配置されていることが好ましい。整流機構６は、まず整流機構６の上流側から送風されてくる空気吹出面２全体に対して通気量に偏りがある気流を空気抵抗体１１において補正し、空気吹出面２全体で偏りのない均一化された気流にする。次にハニカム形並列多孔体１０において空気抵抗体１１で均一化された気流に方向性を与え一様空気流の方向性を安定させて空気吹出面２から吹き出させることで一様空気流空間を安定して形成できるようにしている。

　本発明において、ハニカム形並列多孔体１０とは、多数の多孔体を並列して有すると共に、単位多孔体の横断面の直径に比し縦断面の直径即ち深さが大きい状態の多孔体を意味する。従って、並列する多孔体は、狭義のハニカム構造に限定されず、横断面形状が三角以上の多角形状や円形状をもつものも包含され、その単位多孔体の横断面の直径は１~１０ｍｍが好ましく、同直径に対する深さの比は、１：１．２~１：５が好ましい。またこれらのハニカム形並列多孔体１０の材質にはステンレス、アルミニウム、チタンなどの金属或いは塩化ビニル樹脂などの合成樹脂が代表的であるが、本発明において材質には特に制約はない。

　本発明において用いる空気抵抗体１１は、整流機構６の上流側から送風されてくる空気吹出面２全体に対して通気量に偏りがある気流を空気吹出面２全体で偏りのない均一化された気流に補正するための送風空気の抵抗体となるものであればよく、パンチング板、網部材、不織布或いはプレフィルタや中性能フィルタなどのフィルタなど材質を問わず適宜用いることができる。これらの内、空気抵抗体にパンチング板を用いる場合の好ましい形態としては、パンチング板の孔の形状には三角以上の多角形状や円形状の他さまざまな形状のものがあるが、その孔形状やそれらの並び或いは間隔などはパンチング板自身の単位面積あたりの開口率のバラツキが小さいものほど好ましい。また空気抵抗体に網部材を用いる場合、平織、綾織、平畳織、綾畳織などの金属網、焼結金網或いは合成樹脂性網などをはじめとする種々の網部材の中から空気の抵抗体として作用するメッシュのものであれば適宜用いることができる。また空気抵抗体に不織布を用いる場合にも空気の抵抗体として作用する目付けのものを、空気抵抗体にフィルタを用いる場合にもその通気抵抗を踏まえて適宜用いることができる。

　図３−ａ、図３−ｂ、図３−ｃ、図３−ｄは本発明のプッシュフードにおいて、整流機構６によって斜め方向角度α１７ａに吹き出すとした場合の整流機構６を例示する上面断面図である。図３−ａは空気吹出面２寄りに多孔体の角度１７ａがα°のハニカム形並列多孔体１０ａ、その上流側にハニカム形並列多孔体１０ａと間隔をあけてパンチング板からなる空気抵抗体１１ａが配置されている。気流が整流機構６の空気抵抗体１１ａによって、空気吹出面２全体に対して通気量に偏りがある気流を均一化し、通過した気流はハニカム形並列多孔体１０ａで角度α１７ａに流れを変えて整流するもので、本発明で用いる整流機構６の基本的な構造である。この基本構造により速度分布のバラツキを平均値に対して±５０％以内にすることができる。この角度α１７ａは、空気吹出面２に対して１０°より大きく９０°より小さい範囲で装置の使用方法等に応じ適宜選択できる。通常は空気吹出面２に対して３０°~８５°の範囲で選択することが実質的な効果をもたらすため好ましい。またこの角度α１７ａは水平方向のみに限らず空気吹出面２から任意の角度で吹き出させることも可能である。図３−ｂは空気吹出面２寄りに多孔部の角度１７ａがα°のハニカム形並列多孔体１０ａ、その上流側に２枚の同じ開口率のパンチング板からなる空気抵抗体１１ａ、１１ｂがハニカム形並列多孔体１０ａ及びそれぞれの空気抵抗体１１ａ、１１ｂがと間隔をあけて配置され、さらにその上流側に多孔体の角度が垂直のハニカム形並列多孔体１１ｂが配置されている。この整流機構６も図３−ａの整流機構６と同様に最後のハニカム形並列多孔体１０ａで気流が角度α１７ａに流れを変えて整流するものである。ただし図３−ａの整流機構６と比べ空気抵抗体１１ｂ及び多孔体の角度が垂直のハニカム形並列多孔体１０ｂが追加されていて、これによりまず整流機構６の入り口に追加したハニカム形並列多孔体１０ｂで気流の方向性を整え、ついで一枚目の空気抵抗体１１ｂにおいて通気量の偏りを補正し、以降は図３−ａの整流機構６と同様となる。これにより気流が本発明の基本構造である図３−ａの整流機構に通気する前の段階で気流の方向性と均一性がある程度と整った状態となるため、速度分布のバラツキを平均値に対して±３０％以内にすることができる。図３−ｃは図３−ｂのハニカム形並列多孔体１０ｂをハニカム形並列多孔体１０ａの多孔部の角度αと同じにしたハニカム形並列多孔体１０ｃに変え、整流機構６全体をハニカム形並列多孔体１０ａの多孔部の角度αと平行となるような平行四辺形状にしたものであり、整流機構２の入り口のハニカム形並列多孔体１０ｃからハニカム形並列多孔体１０ａに亘って角度α１７ａで斜めに吹き出すようになっている。整流機構としては、整流機構６の入り口のハニカム形並列多孔体の多孔体の角度は空気吹出面２側のハニカム形並列多孔体１０ａと同じ角度α１７ａで配列されていても、垂直に配列されていてもどちらでも選択可能であり、図３−ｃも図３−ｂと同様に速度分布のバラツキを平均値に対して±３０％以内にすることができるが、図３−ｃに関しては２つのハニカム形並列多孔体１０ａ、１０ｃの多孔部の角度が同じであるため部材の共通化が図れる。
　図３−ｄは、図３−ｃにさらに空気抵抗体１１ａ、１１ｂと同じ開口率のパンチング板からなる空気抵抗体１１ｃを１枚追加し空気抵抗体の合計枚数を３枚使用したものであるが、下流側の多孔板１１ａから上流側に向かって隙間１０ｍｍ、２０ｍｍの間隔をもたせている。これにより空気吹出面２全体に対して通気量に偏りのある気流をさらに精度よく補正し均一化することが可能となる。図３−ｄに例示した整流機構６は一様空気流の一様性を向上させ、さらにその一様空気流形成空間を広げる効果をもたらすものとして特に好ましい形態である。また一様空気流を吹き出す整流機構６の構成として空気抵抗体１１、ハニカム形並列多孔体１０とも用いる枚数や順番或いはそれらの間隔等も適宜変更可能である。
　また、対抗させる一様空気流の風速はクリーンゾーンのバランスをとるために同等とすることが好ましい。

　プッシュフード１のハウジング１３内には整流機構６の外形よりやや大きい形状をもつ筒部を設け、その筒部の内側に整流機構６の構成部品であるハニカム形並列多孔体１０と空気抵抗体１１を適宜間隔を空けて直列状に各整流機構部材にパッキン等を用いて気密状態で収納することが好ましい。本発明のプッシュフードへの整流機構の固定方法としてはこの構造に限らず適宜の構造をもちいうる。

　本発明では、クリーンゾーンを形成するためにプッシュフード１にＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタ等清浄化レベルに応じた高性能フィルタ７を内蔵させることが好ましく、特に本発明では整流機構６の上流側に直列状に通気面が重なるように配置させることがプッシュフード１のレイアウト上スペースのロスが少なく好ましい。また、本発明の局所クリーンゾーン形成装置ではブロワー或いはファン等の送風装置を用いて気流を発生させるものであるため、それら送風装置８の上流側にプレフィルタ或いは中性能フィルタ９などを設け、プッシュフード１の最も上流側においてあらかじめある程度空気をろ過し、その下流側に配置する送風装置８を保護したり、またさらに下流側配置する高性能フィルタ７の目詰まりを抑制することが好ましい。

　プッシュフード１の送風機構６としてはプッシュフード１本体に内蔵したものと、プッシュフード１本体と別に設けたものとがあり、送風機構８をプッシュフード１本体に内蔵する場合、高性能フィルタ７の上流側に通気されるようにプッシュフード１本体内にファンを内蔵していて、これらのファンには遠心ファン８ａや軸流ファン８ｂなどが用いられる。図４−ａ、図４−ｂ、図４−ｃ、図４−ｄは本発明の実施形態を例示したものである。図４−ａはプッシュフード１の上部に空気吹出面２をもち、その上部側に整流機構６、高性能フィルタ７、下部側に遠心ファン８ａが内蔵されていて、プッシュフード１の空気吹出面２と反対側の背面側下部に空気吸込口５が設けられている。その空気吸込面５には空気吹出面２にも用いた溶接網等の網状のものや、整流機構６の空気抵抗体１１に用いたパンチング板や種々の網部材など適宜用いることが可能で、遠心ファン８ａの吸引力に影響を与えない程度の通気性をもったものが好ましい。プッシュフード１に内蔵された遠心ファン８ａによって空気吸込口５からプッシュフードの装置外の空気が吸引され、その空気は遠心ファン８ａの上流側に設けられたプレフィルタ９で装置外から吸引した空気に含まれる比較的荒めの塵埃等が取り除かれる。プレフィルタ９でろ過された空気は遠心ファン８ａを通過してプッシュルード１内において装置の上部側の空気吹出面２の反対側である背面側に流れる。次にＨＥＰＡフィルタ等の高性能フィルタ７においてさらに細かな塵埃等がろ過され、整流機構６において整流され且つ空気吹出面２に対して４５°の角度で一様空気流となって空気吹出面２の溶接網製の桟１２から吹き出される。このように整流機構６や高性能フィルタ７と送風装置である遠心ファン８ａを直列状に配置させないことでプッシュフード１本体の厚みを薄くすることができる。プッシュフード１の装置背面の空気吸込口５の網状部材はプレフィルタ９が目詰まった場合にプレフィルタ９をプッシュフード１から取り外して交換できるよう着脱容易に化粧ネジ等で固定されている。また高性能フィルタ７についても同様に高性能フィルタ７が目詰まった場合にプッシュフード１から取り外して交換できるよう高性能フィルタ７のプッシュフード１の装置背面側にフィルタ交換窓１６が設けられている。図４−ｂはプッシュフード１上部に空気吹出面２をもち、その上部側に整流機構６、高性能フィルタ７、軸流ファン８ｂ、プレフィルタ９、空気吸込口５が直列状態で配置され、プッシュフード１の装置下部側にはプッシュフードを地面から一定の高さにするための支柱２０がプッシュフード１の四隅に設けられ、その支柱２０の先端にキャスター１９がそれぞれ取り付けられている。この場合、プッシュフード１の装置本体の厚みは図４−ａと比べ厚くなっているが、プッシュフード１全体がコンパクトに抑えられる。本発明に用いられる送風装置用のファンとしては遠心ファン８ａや軸流ファン８ｂなど適宜用いることができる。また図４−ｂの支柱２０をなくして、作業机などに載せて使用することもできる。図４−ｃは図４−ａに例示の装置の空気吹出面２を下部側にした場合を例示したものであり、図４−ａに例示の装置の構成が逆になっている。図４−ｄは遠心ファン８ａを用い縦に長い整流機構６の上下にそれぞれ高性能フィルタ７、遠心ファン８ａ、プレフィルタ９、空気吸込口５が直列状態に２列配置されている。図４−ｄの整流機構６は一つであるが２つ以上に分割して構成することも可能である。この装置は騒音等に配慮し大型の送風機構８を用いなくとも、広範囲にクリーンゾーンを形成することができるようにしたものである。特に騒音等に配慮する必要のない場所では送風機構８を大型のファン１台により制御してもよい。またこの図４−ｄの装置の構成を横方向に変化させてクリーンゾーンを横方向に広げることも可能であるし、適宜用途に応じて構成することが可能である。

　本発明において送風機構８をプッシュフード１本体と別に設けたものは、ブロワーなどの送風装置８からダクトを通じてプッシュフード１の高性能フィルタ７の上流側に通気されるようになっていて、ダクトがプッシュフード１の背面等に接続されている。この送風機構８とプッシュフード１本体が別体であるものについても複数の送風機構８とダクトを用い、一台のプッシュフードに複数のダクトを接続して広範囲をクリーンゾーンにすることも可能であり、適宜用途に応じて構成することが可能である。また送風機構８をプッシュフード１本体と別に設けたもの、送風機構８をプッシュフード１本体に内蔵したもののいずれも、複数のプッシュフード１本体を横方向に並列状に複数台並べて広範囲のクリーンゾーンを形成することも可能である。この場合、複数のプッシュフードから噴出す空気流の風速は、複数のプッシュフード全体の速度分布のばらつきの±５０％以内にすることが好ましい。

　プッシュフード１に内蔵されたファン或いはプッシュフード１の装置本体とは別にダクトを通じて設置したブロワーなどの送風装置８に位相制御やインバーター制御或いは印加電圧制御などにより発生させる風速を可変できる機能を備えていることが望ましい。それにより、たとえばプッシュフード１の設置場所を移動させてプッシュフード間の距離が変化した場合に、容易に適正風速を確保することができる。またプッシュフード１内の高性能フィルタ７の目詰まり等によって風速のバランスが崩れた場合など風速を調節して容易にクリーンゾーンのバランスを戻すことができる。また、プッシュフード１の装置本体を小型にし、プッシュフード１の底面にキャスター１９等の移動手段を設けることも可能である。これにより容易に装置の移動が可能となり、作業レイアウトの変更への対応や作業部屋間での移動など装置の運用のバリエーションが広がる。

　図５−ａ、図５−ｂ、図５−ｃ、図５−ｄは本発明のプッシュフード１を上面より見たときの状態を示す図である。この装置の外観は図５−ａに示すように立方体であっても直方体であっても実施することは可能であるが、プッシュフード１の空気吹出面２に対して斜めに気流を吹き出す装置であることから、直方体或いは立方体では、プッシュフード１設置時や設置後作業者自身がどの角度に吹き出す装置であるかの判別が不可能である。そのため図５−ｂ、図５−ｃ、図５−ｄに示すように空気吹出面２を有するハウジング面と境界を接する２つの側面のうち少なくとも一方の側面が空気吹出面２に対して斜め方向に吹き出す一様空気流の角度と平行に形成することで、プッシュフード１の外観を見るだけでその装置がどの角度で気流を吹き出す装置であるかの判別をすることができるようプッシュフード１の外観形状を形成することも可能である。図５−ｂはプッシュフード１のハウジング１３を上面方向より見たとき平行四辺形、図５−ｃ、図５−ｄは台形であり適宜の形をとりうることでそのプッシュフードから発生される気流の方向を認識することが可能である。

　図６−ａ、図６−ｂは空気吹出面２に対して水平斜めに吹き出される一様空気流と平行に形成されたハウジング１３側面をもつプッシュフード１の一例を示す上面図である。この図６−ａの１３ｂは空気吹出面２に対してハウジング１３が鈍角に形成され、１３ａは逆に鋭角に形成されており、１３ｂ側の２７に示す箇所に吹き溜まりが発生しこれによって一様空気流に若干の乱れが生じている。図６−ｂに示すように空気吹出面２に対してハウジング１３が鈍角に形成された側１３ｂの空気吹出面２からその対向する背面側のハウジング１３に亘り且つ空気吹出面の上端から下端に亘って縦方向に遮蔽板１４を内設することで１３ｂ側への通気を制限し、この吹き溜まり２７を発生させないようにすることができる。

　一般的にクリーンゾーンを必要とする製造現場には。製造部品等が存在すると共に、それらまたは製造作業者を含めたそれらの搬送を伴う場合が多い。これまでこのような製造現場に作業の制限をせずにクリーンゾーン４を形成することは困難であった。ベルトコンベア等の製造部品等搬送手段２１を従来の空気吹出面２に対して垂直方向に気流を吹き出す一対のプッシュフード１で挟んでクリーンゾーンを形成したとしても、そのクリーンゾーン４を形成するプッシュフード１の空気吹出面２に作業者自身２６が入り込まなくてはならず、それによって実質空気吹出面２を作業者自身２６の胴体が塞いでしまったり、塞がないまでも作業者自身２６の胴体に気流がぶつかってしまい気流が大きく乱れクリーンゾーン４の清浄度が低下してしまう場合があった。図７−ａはプッシュフードの吹出開口面２を垂直に正対させたときの上面図の一例を示す図である。

　図７−ｂは本発明の局所クリーンゾーン形成装置をベルトコンベア等の製造部品等搬送手段２１を挟んで配置したときの上面図の一例を示す図である。本発明の装置は一様空気流を空気吹出面２に対して斜め方向に角度１７ａをもって吹き出すよう構成してなる一対のプッシュフード１を、搬送手段２１に対して、搬送手段２１による搬送方向２１ａと垂直方向から互いの空気吹出面２どうしを平行に且つ空気吹出面２の中心どうしが正対しない位置関係でプッシュフード１から吹き出される一様空気流どうしを対向させて衝突させるようにして該搬送手段２１を挟むように配置することによって、そこに一対のプッシュフード１の空気吹出面２間に底辺が平行四辺形状の気流の流れ方向に囲いを持たない立体的なクリーンゾーン４を形成するものである。本発明の装置を用いることにより、斜め方向に角度１７ａにクリーンゾーン４を形成することが可能なため作業者自身２６の胴体が気流の中に入り込まずに済み、作業者２６の腕から先しかクリーンゾーンの気流の中に入り込まずに作業をすることが可能であるため形成されたクリーンゾーン４の気流に大きな乱れを生じることなく作業者２６が作業を行うことが可能になるのである。

　また、従来の一対の空気吹出面２に対して垂直方向に気流吹き出すプッシュフード１では狭隘な装置の設置エリアに柱や製造設備等の移動が困難な障害物２３が存在する場合、気流を対向させて設置することが困難であった。たとえ設置が可能であったとしても一対のプッシュフードの空気吹出面２を正対させる必要があるため設置エリア２２に不必要なスペースがとられてしまっていた。本発明は斜め方向に角度１７ａにクリーンゾーン４を形成することが可能なため、障害物２３を避け作業エリア２２の構造に合わせて装置を設置することが可能である。図８−ａは本発明の局所クリーンゾーン形成装置を狭隘な場所に設置した状態を示す上面図である。図８−ｂに示す正対方式に比し、設置スペースを実質的に省スペースに抑えて作業エリア２２を効率的に利用することが可能でありこれまで設置不可能であった狭隘な作業エリア２２にもクリーンゾーン４を形成することが可能となる。

　本発明で用いるプッシュフードは作業の内容その他の条件に応じ空気流吹出面の大きさや吹き出し風速などの機能条件やプッシュフード間の距離などを適宜選択しうる。一例として、空気流吹出面が一辺３００~３０００ｍｍの正又は長方形、吹き出し風速が０．１~２．０ｍ／秒、プッシュフード間の距離が１~９ｍの条件を挙げることができる。

　以下に、具体例に基づいて本発明を説明する。

実施例１
　空気吹出面２にφ１．０ｍｍのステンレス棒材を３０ｍｍの四角格子が形成されるように縦横に均等に網状に複数重ね合わせてそれぞれの棒材が重なった箇所を溶接して固定された溶接網を桟１２に用い、その桟１２をプッシュフード１の上段に配した９００ｍｍ×７００ｍｍの長方形状の空気吹出面２に配し、その空気吹出面２の上流側に空気吹出面２とほぼ同様のサイズの面積をもつ整流機構６を、そのさらに上流側にＨＥＰＡフィルタ７を整流機構６と間隔を空けて且つ整流機構６とＨＥＰＡフィルタ７の間に流れる空気に漏れのないようにパッキンを用いてハウジング内に設けた固定用フレームに固定して配置し、そのさらに上流側のプッシュフード１の下段に遠心ファン８ａを内設する一様流を吹き出すプッシュフード１を作った。整流機構６は、空気吹出面２側である気流の下流側より第１のハニカム形並列多孔体１０ａ、３枚のパンチングからなる空気抵抗体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、第２のハニカム形並列多孔体１０ｃの構成からなる。空気抵抗体である３枚のパンチング板１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ下流側のパンチング板１１より１０ｍｍ、２０ｍｍの間隔をもって配置されていて、３枚のパンチング板１１ａ、１１ｂ、１１ｃはいずれも同じ開口率をもつものを使用し、厚みｔ１．０ｍｍのアルミニウム製で、孔径φ１．０ｍｍの丸孔、ピッチ２．０ｍｍ、６０°千鳥、開孔率２３％のものを使用した。また用いたハニカム形並列多孔体１０は第１、第２のハニカム形並列多孔体１０ａ、１０ｃともに板厚０．００１ｍｍのアルミニウム製で多孔部は正六角形の１／８ｉｎｃｈ大のものを、多孔体を水平斜め方向に角度α４５°に傾斜させた状態でハニカム形並列多孔体１１全体の厚さが８ｍｍのものを使用した。このプッシュフードの構成は図４−ａに示すプッシュフードに図３−ｄ示す整流機構を内設したプッシュフードである。上記のプッシュフード１を用いて全５４箇所の測定ポイント２４において空気吹出面２の風速の測定を行った。空気吹出面２の風速測定位置及び結果を図９−ａに示す。
　空気吹出面風速が約０．５ｍ／ｓ時の平均風速に対する風速分布のバラツキは最大で１５．０％であった。以上の結果から本発明で必要とされる一様空気流の条件である５０％をはるかに下回る非常に速度分布のバラツキが小さいものであることがわかった。なお整流機構の空気吹出面側にハニカム形並列多孔体１０ａ、その上流側に空気抵抗体１１ａとしてパンチング板を１枚配置しただけのものであっても５０％以下となる結果が得られた。

実施例２
　次に実施例１の局所クリーンゾーン形成装置を用いた場合の空気の清浄度の測定例について述べる。
　ここで用いる清浄なクリーンルームなどで使われている清浄度クラスとは異なり、次のように定義して用いる。
　Ｃ_ｏをファン吸い込み口付近（室内空気）の個数粉塵濃度（０．１μｍ／０．０１ｃｆ）、Ｃ_ｐをプッシュ気流の個数粉塵濃度（０．１μｍ／０．０１ｃｆ）とした場合、清浄度は次式で求められる。

　本発明に従って、実施例１と同じプッシュフードを２台用い、２個の気流が対向するように図１に示すように設置し、同じ吹き出し風速（０．５ｍ／秒）で清浄度の測定をした。プッシュフード１の空気吹出面２の鉛直方向距離１５００ｍｍ、２台のプッシュフードプッシュ間距離は２１００ｍｍに設置して行った。清浄度の測定ポイント２５はそれぞれのプッシュフード１の空気吹出面２から鉛直方向２５０ｍｍの位置及びプッシュフード間の中心位置の合計９箇所において測定した。
実験結果よりすべての測定ポイントにおいて高い清浄度を示し、プッシュフード間のほとんどの領域が清浄域になることが判明した。
　実施例２における清浄度の測定位置及び測定結果を図９−ｂに示す。

　本発明の局所クリーンゾーン形成装置は、従来クリーンベンチやクリーンブース或いはクリーンルーム等が用いられていたクリーンゾーンを必要とする分野等において有効に利用することができる。

　　１　　プッシュフード
　　２　　空気吹出面
　　３　　一様空気流空間
　　３ａ　拡大された一様空気流空間
　　４　　クリーンゾーン
　　５　　空気吸込面
　　６　　整流機構
　　６ａ　整流機構（空気吹出面側）
　　７　　高性能フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ）
　　８　　送風機構
　　８ａ　遠心ファン
　　８ｂ　軸流ファン
　　９　　中性能フィルタ（プレフィルタ）
　１０　　ハニカム形並列多孔体
　１０ａ　第一のハニカム形並列多孔体（斜め）
　１０ｂ　第二のハニカム形並列多孔体（垂直）
　１０ｃ　第二のハニカム形並列多孔体（斜め）
　１１　　空気抵抗体
　１１ａ　第一の空気抵抗体
　１１ｂ　第二の空気抵抗体
　１１ｃ　第三の空気抵抗体
　１２　　桟
　１３　　ハウジング
　１３ａ　ハウジング（鋭角部）
　１３ｂ　ハウジング（鈍角部）
　１４　　遮蔽板
　１６　　フィルタ交換窓
　１７　　空気吹出角度
　１７ａ　空気吹出角度（斜め）
　１７ｂ　空気吹出角度（垂直）
　１８　　送風制御部
　１９　　キャスター
　２０　　支柱
　２１　　製造部品等搬送手段（ベルトコンベア）
　２１ａ　部品搬送方向
　２２　　設置エリア
　２３　　障害物（柱、設備）
　２４　　風速測定ポイント
　２５　　清浄度測定ポイント
　２６　　作業者
　２７　　吹き溜まり
　２８　　非通気部

Claims

一様空気流を形成するための整流機構を空気吹出面に内設してもつ一対のプッシュフードを、互いの該空気吹出面どうしを平行に且つ該空気吹出面の中心どうしが正対しない位置関係で該プッシュフードから吹き出される一様空気流どうしを対向させて衝突するように配置すると共に、該一様空気流を該空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって吹き出すように構成してなる局所クリーンゾーン形成装置。
該整流機構が、少なくとも１つのハニカム形並列多孔体と少なくとも１つの空気抵抗体からなり、該ハニカム形並列多孔体の多孔部が該空気吹出面に対して斜め方向に角度をもって配列されている請求項１に記載の局所クリーンゾーン形成装置。
該整流機構のハニカム形並列多孔体の多孔部が該空気吹出面に対して水平斜め方向に角度をもって配列されている請求項２に記載の局所クリーンゾーン形成装置。
該プッシュフードを上面方向より見たとき、該プッシュフードの外観形状を形成するハウジングの該空気吹出面を有するハウジング面と境界を接する２つの側面のうち少なくともいずれか一方の側面が、該空気吹出面に対して水平斜め方向に吹き出す一様空気流の角度と平行であることを特徴とする請求項３に記載の局所クリーンゾーン形成装置。
該プッシュフードを上面方向より見たとき、該プッシュフードの外観形状を形成するハウジングの該空気吹出面を有する面と境界を接する側面の成す角度が鈍角であって且つその側面が該空気吹出面に対して水平斜め方向に吹き出す一様空気流の角度と平行であるプッシュフードにおいて、該鈍角の側面を形成するプッシュフード内の空気吹出面から該空気吹出面と対向するもう一方の側の背面側ハウジングに亘り且つ該空気吹出面の上端から下端に亘って縦方向に遮蔽板を内設したことを特徴とする請求項４に記載の局所クリーンゾーン形成装置。
該一対のプッシュフードの空気吹出面どうしの間に形成されるクリーンゾーンの気流方向と平行するクリーンゾーンの境界面すべてが開放状態となる請求項１~５のいずれか１項に記載の局所クリーンゾーン形成装置。