(57)【要約】【課題】簡単な構造で発熱性機器付近の乱流の発生を防止し、これに伴う汚染粒子や熱の拡散をなくし、併せて機器周辺の温度制御性を確保できるクリーンルームを提供する。【解決手段】天井部９にファンとフィルターを内蔵するファン・フィルターユニット２と、該ファン・フィルターユニット２の下部に空気の流通可能な天井部材とを有し、床部に空気の流通可能なグレーチング７とを有し、室内に発熱性機器３が設置されるクリーンルーム１において、前記発熱性機器３の上方の前記天井部材に開口１０を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部にファンとフィルターを内蔵するファン・フィルターユニットと、
該ファン・フィルターユニットの下部に空気の流通可能な天井部材とを有し、
床部に空気の流通可能なグレーチングとを有し、
室内に発熱性機器が設置されるクリーンルームにおいて、
前記発熱性機器の上方の前記天井部材に開口を設けたことを特徴とするクリーンルーム。
【請求項２】
前記開口周縁に垂れ壁を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。
【請求項３】
前記開口を覆うフィルター又は多孔板を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。
【請求項４】
前記ファン・フィルターユニットは、吸引・吐出方向が逆転可能であり、前記開口の上部に備わるファン・フィルターユニットは室内から天井方向に空気を吸入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーンルーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクリーンルームは、天井面にＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルター等の高性能フィルターを設置し、天井内に温湿度を調整した空気を吹き込み、その圧力で室内側に空気を吹き出し、フィルターを通過する際に微粒子を捕集し、清浄空気を供給していた。室内に吹き出された空気は床に設置されたグレーチングを通過して空調機に戻されていた。
【０００３】
また、天井部に設けるＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルターの代わりに、ファンとフィルターを内蔵するファン・フィルターユニットを天井部に設置し、これらのユニットから温湿度を調整された清浄空気を供給することも行われている。床下に流れた空気は天井部に向かって設置された還流スペースを通って戻るようにしている。
【０００４】
このようなクリーンルームの目的は、清浄空気のピストンフローによって、クリーンルーム内で発生した汚染粒子を出来る限り短時間で排出することにある。このため、通常これらのクリーンルームでは、前述のように空気は天井から床に向かって流されている。
【０００５】
しかし、従来のクリーンルームでは、発熱を伴う生産装置又は機器が室内に設置された場合、これらの発熱性機器に対しても、その上部にＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルターあるいはファン・フィルターユニットが設置され、発熱性機器が設置されていない部分と同様に清浄空気を天井側から室内に向けて流し、クリーンルーム内に天井全面から床に向けて清浄空気を供給している。
【０００６】
一般に、クリーンルーム内は年間冷房サイドなので、冷い空気が供給される。このため、発熱性機器の表面付近では、温度上昇に伴う上昇気流と天井部から供給される冷気とが入り交じって乱流状態が発生する。
【０００７】
発熱性機器の表面付近で乱流状態が発生すると、機器内やその表面、あるいは人間のオペレーターによって発生された微粒子が長時間滞留したり周辺部に拡散したりして、製品、あるいは半製品の汚染や歩留まり低下を引き起こす。
【０００８】
一方、このような生産装置又は機器の発熱による室内の気流の乱れの抑制を考慮したクリーンルームが提案されている（例えば、特許文献１）。このクリーンルームは室内の生産装置又は機器の上部に備わるフィルタユニットに室内の空気を吸引する吸気手段を配設するとともに、生産装置又は機器の周囲の上部のフィルタユニットには、室内に空気を圧送する送気手段を配設し、生産装置又は機器の発熱による上方吹出気流があっても、これらに起因する気流の乱れを抑制しようとするものである。
【０００９】
しかしながら特許文献１に記載のクリーンルームは、送気手段や吸気手段を構成するダクト設備等が大掛かりとなり、天井内の構造が複雑になる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２４７５１２
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、簡単な構造で発熱性機器付近の乱流の発生を防止し、これに伴う汚染粒子や熱の拡散をなくし、併せて機器周辺の温度制御性を確保できるクリーンルームの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、天井部にファンとフィルターを内蔵するファン・フィルターユニットと、該ファン・フィルターユニットの下部に空気の流通可能な天井部材とを有し、床部に空気の流通可能なグレーチングとを有し、室内に発熱性機器が設置されるクリーンルームにおいて、前記発熱性機器の上方の前記天井部材に開口を設けたことを特徴とするクリーンルームを提供する。
【００１３】
この構成によれば、発熱性機器の周辺の天井部に設けられたファン・フィルターユニットから吹出されるやや温度の低い清浄空気は、発熱性機器に近い側から順に機器上部の開口に向かって吸引され、遠ざかるにつれて床のグレーチングに吸引されるようになる。一方、発熱性機器の表面付近では空気温度が上昇して上昇気流が発生し、上部の開口に向けて流れる。この両者の空気の流れ方によって空気は整然と発熱性機器の上部に設けられた開口に向けて流れ、汚染微粒子と熱の拡散が防止でき、その結果、機器周辺部の清浄度が確保でき、温度分布も均一な空間が確保できる。
【００１４】
好ましい構成例においては、前記開口周縁に垂れ壁を備えたことを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、天井開口の周辺にフード状の垂れ壁を設けることにより、ファン・フィルターユニットから吹出されるやや温度の低い給気を出来るだけ床方向に向かせて流すとともに、発熱性機器から発生した上昇気流とクリーンルーム内空気との混合排気を効率よく天井開口に向わせることができる。これにより、垂れ壁がファン・フィルターユニットからの下降気流と発熱性機器からの発熱による上昇気流を区分けして乱流を防止し、室内の気流の整流化を図ることができる。
【００１６】
好ましい構成例においては、前記開口を覆うフィルター又は多孔板を備えたことを特徴としている。
【００１７】
この構成によれば、開口をフィルター又は多孔板で覆うことにより、開口付近の空気の流通抵抗が大きくなり、ファン・フィルターユニットから吹き出された清浄空気がこの開口部からショートサーキットして吸引されることを防ぎ、清浄空気を確実に床面まで到達させ室内を正常化することができる。
【００１８】
すなわち、発熱性機器の天井部に、単なる開口を開けただけであると、空気の流通抵抗が小さいので、ファン・フィルターユニットから吹出された清浄空気はほとんどこの開口部から吸引されてしまい、床のグレーチングまで到達しないことになる。このため、通風抵抗のあるフィルタや多孔板を開口部に設けて、床グレーチングに吸引される空気量と天井部開口で吸引される空気量を調整する。
【００１９】
好ましい構成例においては、前記ファン・フィルターユニットは、吸引・吐出方向が逆転可能であり、前記開口の上部に備わるファン・フィルターユニットは室内から天井方向に空気を吸入することを特徴としている。
【００２０】
この構成によれば、開口部に設けたファン・フィルターユニットのファンの回転方向を変えて、室内から天井内へ空気が流れるように駆動し、発熱性機器からの発熱による上昇気流を確実に捉え、室内の気流の整流化を図ることができる。
【００２１】
すなわち、本発明では、ファン・フィルターユニットとして回転方向を変えるだけで空気の流れる向きが変えられるものを選定し、天井開口部に当該ファン・フィルターユニットを設置し、ファンの回転方向を周辺のファン・フィルターユニットと反対方向に運転できるようにもしている。
【００２２】
このような配置にすることによって、ファンの回転数を適当に選ぶことによって、発熱性機器の上部からの排気量を容易に設定することができる。また、発熱性機器が移設された場合、フィルタを取り替え、回転方向を周辺部ファン・フィルターユニットの回転方向と同一にするだけで均一なクリーンルームが構築できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の構成を説明する概要図である。また図２は平面配置図である。クリーンルーム１内の天井には適当な間隔でファン・フィルターユニット（ＦＦＵ）２が設置されている。一方、クリーンルーム１内には発熱を伴う生産装置等の発熱性機器３が設置されており、その上部の天井面９に開口１０が形成されている。さらに天井開口部のフリーンルームの内側には、適当な長さの垂れ壁５が矩形のフード状に設けられている。天井部開口には適当な空気量調整用の各種手段が講じられる。それは例えば、適当な圧損をもったフィルタであり、吸引型のファン・フィルターユニットであり、流量調整機能付き穴あき板である。図示した例では、これらの空気量調整手段は省略され、単なる開口１０のみが形成されている。
【００２４】
天井内に供給された温度湿度が調整された空気は、ファン・フィルターユニット２に吸引されて各ファン・フィルターユニット２の吐出側から天井面９を通してクリーンルーム１内に吹き出される。発熱性機器３から離れた場所に吹き出されたやや温度の低い空気は、ダウンフローを形成して床に設けられたグレーチング７を通して床下に吸引される。発熱性機器３に近い場所に吹き出されたやや温度の低い清浄空気は、機器表面で発生した上昇気流と天井開口面を通じて天井に流れるファン・フィルターユニット２から吹出された空気と層状をなして上昇する。このように開口１０を通して室内から天井内に流れる気流により、発熱性機器３の表面から発生する汚染物質を室内に飛散させることなく開口１０を通して効果的に天井内に吸引して除去できる。
【００２５】
天井開口部周辺に設けられた垂れ壁５は、ファン・フィルターユニット２から吹き出された空気が床に向かって流れるのを助長しており、上昇気流と下降気流が混合するのを抑える役目を果たしている。また、フード状の垂れ壁５を設けることにより、発熱性機器３の表面から汚染物質が発生した場合にこの汚染物質をさらに効果的に上昇気流とともに室外に排出できる。
【００２６】
図３は発熱性機器３の表面温度が４０℃、ファン・フィルターユニット２からの吹き出し空気温度が２３℃の場合の温度分布のシミュレーション結果を示したものである。ａ領域は２５．９８７℃、ｂ領域は２３．３４５９℃、ｃ領域は２３．２６２５℃、ｄ領域は２３．１４３１℃、ｅ領域は２３．０２７９℃である。発熱性機器３およびその極周辺以外は非常に均一な温度が得られていることが分かる。
【００２７】
図４は本発明の実施形態に係るクリーンルームの側面図であり、図５はその上面図である。
【００２８】
この実施形態は、開口１０に適当な圧損をもつフィルター６を装着して開口１０を通して天井内に吸引される上昇空気量と、グレーチング７を通して床下に流れる下降空気量を調整したものである。
【００２９】
クリーンルーム１の上方には天井面９を形成する天井部材４が備わり、天井部材４上の空間には適当な間隔でファンとフィルターを内蔵したファン・フィルターユニット２（ＦＦＵ）が設置される。ＦＦＵ２から温度湿度が調整された清浄空気がクリーンルーム１内に下降気流として供給される。クリーンルーム１の床は空気の流通が可能なグレーチング７であり、ここを通過した清浄空気は床下のピットから室外に設けた還気流路を通って天井部材４上の空間に戻され、ＦＦＵ２から再び清浄空気としてクリーンルーム１に供給される。
【００３０】
クリーンルーム１内には発熱性機器３が設置されており、その上部の天井部材４に開口１０が設けられる。この開口１０のクリーンルーム１室内側には、適当な長さの垂れ壁５が開口周縁に設けられる。天井部材４の開口にはフィルター６が備わる。このフィルター６は適当な圧損を持ったものであり、例えばＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルター等のフィルター類である。
【００３１】
フィルター６に代えて、適当な圧損をもつ多孔板を装着してもよい。このような多孔板を開口１０に設けることによっても、フィルターの場合と同様に、開口１０を通して天井内に吸引される上昇空気量と、グレーチング７を通して床下に流れる下降空気量を調整できる。その他の構成及び作用効果は前記図１の例と同様である。
【００３２】
図６は本発明に係る別の実施形態のクリーンルームの構成図である。
【００３３】
この例はファン・フィルターユニット（ＦＦＵ）として、ファンの回転方向を変えることにより吸引・吐出方向を逆転できる可逆ＦＦＵ８を開口１０の上部に設けて開口１０から室内空気を吸引して天井内に吐出する。この開口１０の上部以外のＦＦＵ２は、天井内の空気を吸引して下方の室内に吐出する。発熱性機器３が移設された場合には、ＦＦＵ８を逆転駆動して、他のＦＦＵ２と同様に天井内空気を吸引して下方の室内に吐出しダウンフローを形成する。
【００３４】
なお、ＦＦＵ２も可逆運転可能なＦＦＵである。これにより、発熱性機器３の位置を変えた場合に対処可能になる。ＦＦＵ８は、インバータ制御等により回転数を変えて風量調整可能である。開口１０からの吸込風量を変えることにより、グレーチング７を通して床下に流れる空気量との調整ができる。この場合、開口１０は開口のままでもよいし、又はフィルター６あるいは多孔板を装着してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、発熱性機器の周辺の天井部に設けられたファン・フィルターユニットから吹出されるやや温度の低い清浄空気は、発熱性機器に近い側から順に機器上部の開口に向かって吸引され、遠ざかるにつれて床のグレーチングに吸引されるようになる。一方、発熱性機器の表面付近では空気温度が上昇して上昇気流が発生し、上部の開口に向けて流れる。この両者の空気の流れ方によって空気は整然と発熱性機器の上部に設けられた開口に向けて流れ、汚染微粒子と熱の拡散が防止でき、その結果、機器周辺部の清浄度が確保でき、温度分布も均一な空間が確保できる。
【００３６】
また、天井開口の周辺にフード状の垂れ壁を設けることにより、ファン・フィルターユニットから吹出されるやや温度の低い給気を出来るだけ床方向に向かせて流すとともに、発熱性機器から発生した上昇気流とクリーンルーム内空気との混合排気を効率よく天井開口に向わせることができる。これにより、垂れ壁がファン・フィルターユニットからの下降気流と発熱性機器からの発熱による上昇気流を区分けして乱流を防止し、室内の気流の整流化を図ることができる。
【００３７】
また、開口をフィルター又は多孔板で覆うことにより、開口付近の空気の流通抵抗が大きくなり、ファン・フィルターユニットから吹き出された清浄空気が床面に達しないでこの開口部からショートサーキットして吸引されることを防ぐことができる。
【００３８】
すなわち、発熱性機器の天井部に、単なる開口を開けただけであると、空気の流通抵抗が小さいので、ファン・フィルターユニットから吹出された清浄空気はほとんどこの開口部から吸引されてしまい、床のグレーチングまで到達しないことになる。このため、通風抵抗のあるフィルタや多孔板を開口部に設けて、床グレーチングに吸引される空気量と天井部開口で吸引される空気量を調整する。
【００３９】
また、開口部に設けたファン・フィルターユニットのファンの回転方向を変えて、室内から天井内へ空気が流れるように駆動し、発熱性機器からの発熱による上昇気流を確実に捉え、室内の気流の整流化を図ることができる。
【００４０】
すなわち、本発明では、ファン・フィルターユニットとして回転方向を変えるだけで空気の流れる向きが変えられるものを選定し、天井開口部に当該ファン・フィルターユニットを設置し、ファンの回転方向を周辺のファン・フィルターユニットと反対方向に運転できるようにもしている。
【００４１】
このような配置にすることによって、ファンの回転数を適当に選ぶことによって、発熱性機器の上部からの排気量を容易に設定することができる。また、発熱性機器が移設された場合、フィルタを取り替え、回転方向を周辺部ファン・フィルターユニットの回転方向と同一にするだけで均一なクリーンルームが構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を説明する概要図。
【図２】図１の平面配置図。
【図３】発熱性機器の表面温度が４０℃、ファン・フィルターユニットからの吹き出し空気温度が２３℃の場合の温度分布のシミュレーション結果を示す概略図。
【図４】本発明の実施形態に係るクリーンルームの側面図。
【図５】図４の上面図
【図６】本発明に係る別の実施形態のクリーンルームの構成図。
【符号の説明】
１：クリーンルーム、２：ファン・フィルターユニット（ＦＦＵ）、
３：発熱性機器、４：天井部材、５：垂れ壁、６：フィルター、
７：グレーチング、８：可逆ＦＦＵ、９：天井面、１０：開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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