(57)【要約】【課題】清浄エアを小さな送風量で供給しながら、高い清浄度を確保できるクリーンルームを提供する。【解決手段】本発明のクリーンルーム１０は、作業室１８を挟んで対向する仕切り壁１４、１４にそれぞれノズル２０、２０が設けられる。各ノズル２０はＦＦＵ２６に接続されており、このＦＦＵ２６から送気された清浄エアが２〜３ｍ／ｓの低速度で吹き出される。ノズル２０から吹き出された清浄エアは、対向するノズル２０から吹き出された清浄エアと衝突する。これにより、クリーンゾーン４２が形成され、作業室１８の中央エリアが高い清浄度に確保される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調対象領域を挟んで向き合うようにして設けられた一対の吹出口と、
該一対の吹出口にそれぞれ清浄エアを供給する清浄エア供給手段と、
前記吹出口の上方位置、及び下方位置に設けられた還気口と、を備え、
前記一対の吹出口からそれぞれ吹き出された清浄エア同士を前記空調対象領域で衝突させるとともに、前記空調対象領域のエアを前記還気口から吸い込むことによって、前記清浄エアの衝突位置に清浄なクリーンゾーンを形成させることを特徴とするクリーンルーム。
【請求項２】
前記吹出口には、前記清浄エアの風向を調節する風向調節手段が設けられ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】
前記吹出口、前記清浄エア供給手段、及び前記還気口は、移動可能なケーシングに設けられ、前記還気口からケーシング内に吸い込まれたエアが前記清浄エア供給手段によって浄化され、前記吹出口から吹き出されることを特徴とする請求項１または２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係り、特に半導体加工用の精密機器を製造する場合に好適なクリーンルームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｉｎｇ：化学機械研磨）装置など半導体加工用の精密機器は、それ自体の製造過程においてもクラス１００００（ＩＳＯクラス７）程度以上のクリーンルームで製造する必要がある。一般的なクリーンルームは、天井面に多数のＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｅｎｃｙ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ａｉｒ　Ｆｉｌｔｅｒ：高性能フィルタ）やＦＦＵ（Ｆａｎ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｕｎｉｔ：ファンフィルタユニット）が設置され、これらのＨＥＰＡフィルタ又はＦＦＵから清浄エアが吹き出されて高い清浄度が確保される。しかし、精密機器製造用のクリーンルームは、重量物を搬送するための走行クレーンが天井面に沿って設置されているため、天井面にＨＥＰＡフィルタやＦＦＵを多数設置することができない。そこで、従来の精密機器製造用のクリーンルームは、対向する側壁の一方から多量の清浄エアを吹き出し、他方の側壁から吸い込んで還気する水平一方向流方式を採用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のクリーンルームは、要求される清浄度が高まるにつれて実効換気回数、すなわち清浄エアの送風量を増加させる必要があり、換気のためのランニングコストが嵩むという問題があった。また、送風量が大きくなると、清浄エアの気流が周りの空気を誘引して、乱流域と滞留域が発生し、清浄度がかえって低下するおそれもあった。特に、上述した水平一方向流方式のクリーンルームは、送風量の増加に伴って気流が乱れやすいため、クラス１００００程度の清浄度を確保することは大空間のクリーンルームにおいては現実的には不可能であった。このような背景から、清浄エアを小さな送風量で供給しながら、高い清浄度を確保できるクリーンルームが望まれていた。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、清浄エアを小さな風量で送風しながら、高い清浄度を確保できるクリーンルームを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、空調対象領域を挟んで向き合うようにして設けられた一対の吹出口と、該一対の吹出口にそれぞれ清浄エアを供給する清浄エア供給手段と、前記吹出口の上方位置、及び下方位置に設けられた還気口と、を備え、前記一対の吹出口からそれぞれ吹き出された清浄エア同士を前記空調対象領域で衝突させるとともに、前記空調対象領域のエアを前記還気口から吸い込むことによって、前記清浄エアの衝突位置に清浄なクリーンゾーンを形成させることを特徴としている。
【０００６】
本発明の発明者は、天井面にＨＥＰＡフィルタやＦＦＵを設置できない条件下で、様々な空調試験を行った結果、次のことを発見した。すなわち、空調対象領域を挟んで対向する側面に吹出口を設けるとともに、この吹出口の上方位置、及び下方位置に還気口を設けて、前記吹出口から低速で清浄エアを吹き出すと、吹き出された清浄エア同士が衝突して、その衝突位置に清浄なクリーンゾーンが形成され、空調対象領域を効果的に浄化できることを見いだした。したがって、本発明によれば、例えば２〜３ｍ／ｓの遅い吹出風速と少ない送風量であっても、クラス１００００程度の清浄度を確保することができ、ランニングコストの低下と、高い清浄度の確保の両方を達成することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、吹出口に風向調節手段を設けて、清浄エアの風向を調節するようにしたので、クリーンゾーンの形成位置を調節することができる。例えば、清浄エアの温度が比較的高い場合は、衝突後に清浄エアが上方に拡散されやすくなるので、衝突位置が低くなるように清浄エアの風向を若干下側に傾ける。逆に、清浄エアの温度が比較的低い場合は、衝突後に清浄エアが下方に拡散されやすくなるので、衝突位置が高くなるように清浄エアの風向を若干上側に傾ける。これにより、クリーンゾーンを空調対象領域に効果的に拡散させることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、移動可能なケーシングに吹出口、清浄エア供給手段、及び還気口を設けたので、ケーシングを移動することによって任意の位置に吹出口を配置することができる。すなわち、任意の位置にクリーンゾーンを形成することができる。したがって、クリーンルームのレイアウトの変更などに容易に対応することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るクリーンルームの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
図１は第１の実施の形態のクリーンルーム１０の構成を模式的に示す側面断面図であり、図２は同平面断面図である。これらの図に示すクリーンルーム１０は、精密機器製造用であるが、本発明の用途はこれに限定されるものではなく、半導体製造など様々な用途のクリーンルームに適用することができる。
【００１１】
クリーンルーム１０の上部には、天井面１０Ａに沿って走行クレーン１２が設置されている。走行クレーン１２は、不図示のレールに沿って走行自在に設けられており、部品や製品などの重量物を吊り下げて搬送することができる。
【００１２】
クリーンルーム１０は、四方向の側面のうち、対向する二つの側面が二重構造になっている。すなわち、側壁１０Ｂ、１０Ｂの内側にはそれぞれ、側壁１０Ｂに平行な仕切り壁１４が設けられ、この仕切り壁１４によってクリーンルーム１０の内部が仕切られている。以下、仕切り壁１４と側壁１０Ｂとの間の空間をリターンチャンバ１６と称す。また、仕切り壁１４と仕切り壁１４との間の空間を作業室１８と称す。
【００１３】
仕切り壁１４には、高さ方向の中央付近に開口１５が形成され、この開口１５にノズル（吹出口に相当）２０が設置されている。また、仕切り壁１４には、ノズル２０よりも高い位置に上部還気口２２が形成され、ノズル２０よりも低い位置に下部還気口２４が形成されている。なお、図１に示す上部還気口２２は、仕切り壁１４の上面に形成されているが、仕切り壁１４の側面上部に形成してもよい。
【００１４】
図２に示すように、ノズル２０は、各仕切り壁１４に沿って複数設けられている。この複数のノズル２０はそれぞれ、同じ高さに配置されるとともに、水平方向において等しい間隔Ｓで配置される。この間隔Ｓは、仕切り壁１４、１４同士の間隔Ｌに対して、約Ｌ／２になるように設定される。例えば、仕切り壁１４、１４同士の間隔Ｌが１４〜１５ｍの場合には、Ｓ＝７．５ｍに設定される。これにより、後述するクリーンゾーン同士が干渉することを極力防止することができる。
【００１５】
また、ノズル２０は、対向する仕切り壁１４のノズル２０と向き合うようにして配置される。すなわち、ノズル２０Ａとノズル２０Ｄとが対向して配置され、ノズル２０Ｂとノズル２０Ｅとが対向して配置され、ノズル２０Ｃとノズル２０Ｆとが対向して配置される。これにより、ノズル２０Ａから吹き出された清浄エアと、ノズル２０Ｄから吹き出された清浄エアとが衝突するようになり、ノズル２０Ｂとノズル２０Ｅ、ノズル２０Ｃとノズル２０Ｆにおいても同様に清浄エア同士が衝突するようになる。
【００１６】
なお、図２には、一つのノズル２０に対して、上部還気口２２と下部還気口２４がそれぞれ二つずつ設けられた例が示されている。すなわち、上部還気口２２と下部還気口２４はそれぞれ、ノズル２０を挟んで一つずつ設けられている。このように配置することによって、衝突した清浄エアが上下方向に拡散しながら左右方向にも拡散するようになるので、後述するクリーンゾーンを上下左右に均等に膨張させることができる。なお、上部還気口２２と下部還気口２４の形状や個数は、上述したものに限定されず、図１に示すように、ノズル２０の真上、真下に形成してもよい。或いは、水平方向に細長い形状に形成してもよい。
【００１７】
図３に示すように、各ノズル２０には、ＦＦＵ２６が取り付けられる。ＦＦＵ２６は、リターンチャンバ１６の内部に配置され、ケーシング２８、フィルタ３０、及びファン３２で構成される。このＦＦＵ２６は、ファン３２を駆動することによってケーシング２８の吸込口２８Ａからエアが吸い込まれ、このエアがフィルタ３０を通過して除塵され、ケーシング２８の送気口２８Ｂから送気される。送気口２８Ｂは、蛇腹３４を介してノズル２０に接続されており、送気口２８Ｂから送気されたエアが蛇腹３４及びノズル２０を介して作業室１８に吹き出される。
【００１８】
ノズル２０は、水平な軸３６に揺動自在に支持され、上下方向に少しずつ（例えば±５°程度）揺動できるようになっている。また、図４に示すように、ノズル２０の内部には、複数の羽根３８が鉛直な軸４０を介して揺動自在に支持されている。この複数の羽根３８は軸４０を回転させることによって連動して回転し、清浄エアの吹出方向を左右方向に少しずつ（例えば±５°程度）調節できるようになっている。これにより、ノズル２０から吹き出す清浄エアの風向を上下左右に５°程度調節することができる。
【００１９】
なお、風向の調節方法は、上述したものに限定されず、例えば、ノズル２０をユニバーサルジョイントを介して仕切り壁１４に取り付けても良い。また、ノズル２０の内部に水平な軸を介して揺動する複数の羽根を設けてもよい。また、上述したノズル２０は、作業者が手動で風向を調節する例であるが、清浄エアの温度等に応じて自動的に揺動するような構成としてもよい。さらに、図３に二点鎖線で示すように、ノズル２０の内部に絞りを設けて、清浄エアが遠い位置まで送風されるようにしてもよい。
【００２０】
また、ノズル２０の形状は、図４に示した矩形状に限定されるものではなく、例えば、円筒状のノズルを用いてもよい。円筒状のノズルを用いた場合には、後述するクリーンゾーンを上下左右に、より均等に膨張させることができる。
【００２１】
次に上記の如く構成されたクリーンルーム１０の作用について説明する。
【００２２】
まず、ノズル２０を必要に応じて上下左右に揺動させる。例えば、清浄エアの温度が高い暖房時には下向きに揺動させ、逆に清浄エアの温度が低い冷房時には上向きに揺動させる。また、作業領域に位置に応じて左右に揺動させてもよい。
【００２３】
次に、ＦＦＵ２６のファン３２を駆動し、ノズル２０から清浄エアを低い速度で送風する。この時の送風速度の最適値は、仕切り壁１４、１４同士の間隔Ｌによって異なり、例えば間隔Ｌ＝１４〜１５ｍの場合には、２〜３ｍ／ｓに設定される。
【００２４】
送風速度が上記の範囲よりも大きいと、ノズル２０から吹き出された清浄エアに伴って、巻き込み流が発生し、周囲のエアを誘引しながら直進するようになる。周囲のエアは清浄度が低いので、このエアを誘引すると、中央のエリアの清浄度が低下するおそれがある。
【００２５】
また、清浄エアの吹出速度が上記の範囲よりも小さいと、ノズル２０から吹き出された清浄エアが上部還気口２２や下部還気口２４に直接流れるようになる。このため、中央のエリアまで清浄エアが到達せず、中央のエリアの清浄度が低下するおそれがある。
【００２６】
これに対し、清浄エアの吹出速度を上記の範囲に設定すると、図１に示すように、ノズル２０、２０から吹き出された清浄エア同士が作業室１８の中央で衝突し、この衝突位置を中心とした略球状の清浄領域（以下、クリーンゾーンと称す）４２Ａを形成する。そして、クリーンゾーン４２Ａの周囲のエアが、上部還気口２２、下部還気口２４に向けて徐々に押し出され、クリーンゾーン４２Ａが徐々に大きく膨張する。すなわち、前記衝突位置に清浄エアを供給した時のように、小さなクリーンゾーン４２Ａが、クリーンゾーン４２Ｂ、クリーンゾーン４２Ｃへと徐々に大きくなる。これにより、作業室１８全体を高い清浄度にすることができるとともに、衝突位置を中心とした領域を高い清浄度に維持することができる。
【００２７】
このように本実施の形態のクリーンルーム１０によれば、向き合うようにして配置した複数のノズル２０と、各ノズル２０の周囲に配置した上部還気口２２及び下部還気口２４とを設けたので、ノズル２０から所定の低い速度で清浄エアを送風すれば、作業室１８の中央エリアを高い清浄度にすることができる。したがって、例えば実効換気回数１０回／ｈで、クラス１００００程度の清浄度を確保することができる。すなわち、クリーンルーム１０によれば、低コストで高い清浄度を確保することができる。
【００２８】
なお、ノズル２０の個数や配置は上述した実施の形態に限定されるものではなく、空調対象領域を挟んで向き合うように、少なくとも一対のノズル２０、２０が配置されていればよい。したがって、例えば、クリーンルーム１０の対向するコーナー部にノズルを配置し、各ノズルから対角線状に清浄エアを吹き出すようにしてもよい。
【００２９】
また、上述した実施の形態において、リターンチャンバ１６の内部やＦＦＵ２６の内部に、温度調節手段を設けて清浄エアの温度を調節できるようにしてもよい。その場合、清浄エアの温度に応じてノズル２０の風向が上下に自動的に調節される構成とするとよい。
【００３０】
図５は第２の実施の形態のクリーンルーム４４の構造を示す平面図である。
【００３１】
同図に示すように、第２の実施の形態のクリーンルーム４４の内部には、移動可能な複数台の空調機４６、４６…が設置されている。
【００３２】
空調機４６は、図６に示すように、ケーシング４８とＦＦＵ２６から成り、ＦＦＵ２６は矩形状に形成されたケーシング４８の内部に設置される。ケーシング４８の下面には、車輪５０が取り付けられ、ケーシング４８を走行させることができる。
【００３３】
ケーシング４８の前面４８Ａの上部には上部還気口５２が形成され、ケーシング４８の前面４８Ａの下部には、下部還気口５４が形成されている。また、ケーシング４８の前面４８Ａの中央付近には開口が形成され、この開口にノズル５６が取り付けられる。ノズル５６は、ケーシング４８内のＦＦＵ２６に接続されており、ＦＦＵ２６から送気された清浄エアがノズル５６から吹き出される。また、ノズル５６は、上述した第１の実施の形態と同様に、吹出方向を上下左右に調節できるように構成されている。
【００３４】
上記の如く構成された空調機４６は、図５に示す如く、向き合うようにして配置される。すなわち、空調機４６Ａと空調機４６Ｂが向き合うようにして配置され、空調機４６Ｃと空調機４６Ｄが向き合うようにして配置される。したがって、各空調機４６から清浄エアを所定の低い速度で送気すると、清浄エア同士が衝突し、クリーンゾーン５８が形成される。これにより、第１の実施の形態と同様に、低コストで高い清浄度を確保することができる。
【００３５】
また、第２の実施の形態のクリーンルーム４４によれば、空調機４６を移動することができるので、クリーンルーム４４の形状や大きさ、或いはクリーンルーム４４内の装置レイアウトに合わせて空調機４６を移動し、最適の位置にクリーンゾーン５８を形成することができる。
【００３６】
なお、各空調機４６において、ノズル５６や上部還気口５２の高さ位置、及びケーシング４８の高さを調節できるようにすると、クリーンゾーン５８の形成位置を上下にも自在に調節することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るクリーンルームによれば、向き合うようにして配置された一対の吹出口と、各吹出口の上方、及び下方に配置された還気口とを設けたので、吹出口から所定の低い速度で清浄エアを送風すれば、清浄エアの衝突位置にクリーンゾーンが形成され、高い清浄度が確保される。したがって、本発明によれば、低コストで高い清浄度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のクリーンルームの構造を示す側面断面図
【図２】第１の実施の形態のクリーンルームの構造を示す平面断面図
【図３】ノズルとＦＦＵを示す側面断面図
【図４】ノズルの構造を示す斜視図
【図５】第２の実施の形態のクリーンルームの構造を示す平面断面図
【図６】空調機の構造を示す斜視図
【符号の説明】
１０…クリーンルーム、１２…走行クレーン、１４…仕切り壁、１５…開口、１６…リターンチャンバ、１８…作業室、２０…ノズル、２２…上部還気口、２４…下部還気口、２６…ＦＦＵ、２８…ケーシング、３０…フィルタ、３２…ファン、３４…蛇腹、３６…軸、３８…羽根、４０…軸、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ…クリーンゾーン、４４…クリーンルーム、４６…空調機、４８…ケーシング、５０…車輪、５２…上部還気口、５４…下部還気口、５６…ノズル、５８…クリーンゾーン
【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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