(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルーム内に給気するファンフィルタユニットが配置された給気面と，クリーンルーム内の空気を排気させる排気面と，クリーンルームの外において排気面から給気面に空気を戻す還気径路と，還気経路内を上流側と下流側に仕切って設けられた空気抵抗部材を備えたクリーンルーム装置であって，
前記還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側の気圧を，クリーンルーム装置の外部気圧と等しいかもしくはそれよりも高圧にさせる加圧手段を設け，
前記加圧手段は，減湿された空気を，給気ダクトを通じて，前記還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側に供給するファンを含み，
前記給気ダクトを通じて，前記還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側に供給する空気は，減湿された外気もしくはクリーンルームからの還気であることを特徴とする，低露点のクリーンルーム装置。
【請求項２】
前記還気径路内において，前記空気抵抗部材の上流側から下流側に還気を送風する，前記ファンとは別の送風ファンを備え，
前記還気経路に系外の空気が侵入しないように前記送風ファンの吐出側と吸込側の圧力差が維持されることを特徴とする，請求項１に記載の低露点のクリーンルーム装置。
【請求項３】
前記還気径路は，前記給気面のクリーンルームより外側において前記給気面を所定の幅をもって覆うように設けられた給気空間と，前記排気面のクリーンルームより外側において前記排気面を所定の幅をもって覆うように設けられた排気空間と，これら給気空間と排気空間とを接続する還気ダクトを備え，前記給気空間内の気圧を均一にさせるファンを設けたことを特徴とする，請求項１又は２に記載の低露点のクリーンルーム装置。
【請求項４】
前記還気径路は，前記給気面のクリーンルームより外側において前記給気面を所定の幅をもって覆うように設けられた給気空間と，前記排気面のクリーンルームより外側において前記排気面を所定の幅をもって覆うように設けられた排気空間と，これら給気空間と排気空間とを接続する還気ダクトを備え，前記排気空間内の気圧を均一にさせるファンを設けたことを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の低露点のクリーンルーム装置。
【請求項５】
前記空気抵抗部材は冷却コイルであり，該冷却コイルに対して前記加圧手段により満遍なく還気を供給するように構成されたことを特徴とする，請求項１，２，３又は４のいずれかに記載の低露点のクリーンルーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，低露点のクリーンルーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどといった高性能フィルタを用いて，室内の浮遊塵埃物質を極度に少なくしたクリーンルームは，例えば精密機械や半導体製品の製造室や手術室等に広く利用されている。このクリーンルームの方式として，クリーンルームの天井面（給気面）にファンと高性能フィルタを一体的に備えたファンフィルタユニット（以下「ＦＦＵ」という）を配置して，クリーンルーム内に下向きに給気し，クリーンルームの床面（排気面）を通じて排気された空気を，還気ダクトを経て再び天井裏に戻し，ＦＦＵによって清浄化した空気を天井面（給気面）からクリーンルーム内に給気するいわゆるＦＦＵ方式のクリーンルーム装置が知られている。
【０００３】
このＦＦＵ方式のクリーンルーム装置は，ファンの吸引力によって天井裏スペースを負圧にし，その圧力をクリーンルーム内と比べて低くしているので，天井裏に存在する汚染源がクリーンルーム内に流入することが無く，天井面に高性能フィルタを設けて大型のファン１台でクリーンルーム内に給気し循環させるような，高圧の空気を天井裏に押し込む方式などと比べて，フィルタ廻りのシール性能を極端に緩和させることができる。また同時に，ＦＦＵ方式のクリーンルーム装置は，消費エネルギーの低減効果も高く，生産レイアウトの変更に追従が容易で，短工期での施工が可能であり，更に個別制御がし易いといった利点がある。このため，ＦＦＵ方式のクリーンルーム装置が広く普及している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方，清浄化に加えて減湿も併せて行うようにした低露点のクリーンルーム装置が，求められる清浄度は比較的厳しくはないものの普及してきている。このような低露点のクリーンルーム装置の場合，クリーンルーム装置の外部から湿った空気が系内に流入すると露点温度が上昇し，装置の用をなさなくなる。例えば露点温度−５０℃の空気について０．５％程度の外気が流入すると，約１４℃も露点温度が上昇してしまう。前記のＦＦＵ方式をそのままクリーンルーム装置に適用しようとすると，天井裏のスペースの圧力がファンの稼働によって低下するため，壁面などに隙間があるとそこから外気が入ってしまい，露点温度を上昇させる。特に天井裏のスペースは広いため，還気ダクトと違って天井裏を通過する風量は多く，小さな隙間でも流入した外気によって露点温度が上昇する影響は非常に大きく，例えばクリーンルームが生産施設である場合には歩留まりを著しく低下させるなどの障害がある。
【０００５】
一方，シール剤等によって隙間を埋めて，そのような湿った空気の天井裏への流入を防ぐことも考えられる。しかし，半導体の製造などにおいては有機物汚染等の理由でシール剤の使用が制限される場合もある。また施工に要するコストが多大なものになってしまう。低露点環境での生産工程は現在，リチウム電池等の電子製品や医薬品・食品の工程が挙げられるが，製品の高品質化・ハイテク化に伴い，室内をより清浄にする要請は高まってきている。
【０００６】
従って本発明の目的は，クリーンルームの方式として優れたＦＦＵ方式を低露点施設に適用せしめることにより，外気の流入によって露点が上昇することのない低露点のクリーンルーム装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，請求項１にあっては，クリーンルーム内に給気するファンフィルタユニットが配置された給気面と，クリーンルーム内の空気を排気させる排気面と，クリーンルームの外において排気面から給気面に空気を戻す還気径路と，還気経路内を上流側と下流側に仕切るように設けられた空気抵抗部材を備えたクリーンルーム装置であって，前記還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側の気圧を，クリーンルーム装置の外部気圧と等しいかもしくはそれよりも高圧にさせる加圧手段を設け，前記加圧手段は，減湿された空気を，給気ダクトを通じて，前記還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側に供給するファンを含み，前記給気ダクトを通じて，前記還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側に供給する空気は，減湿された外気もしくはクリーンルームからの還気であることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１のクリーンルーム装置において空気抵抗部材とは，例えばクリーンルーム内の機器発熱を補償するために還気径路内に設けられた冷却コイルなどの冷却器が挙げられる。他には室内の風量バランスを一定に保つために還気径路内に設けられた抵抗板が例示できる。還気径路は，例えばクリーンルームの排気面から排気された空気を給気面に戻すための還気ダクトなどである。かかる還気径路は，通常はクリーンルームの外部に配置されるが，クリーンルームの内部にあっても良い。即ちこの請求項１のクリーンルーム装置において，クリーンルームの外において排気面から給気面に空気を戻す還気径路とは，所定の清浄度に維持されるクリーンルーム内の雰囲気から区画された径路であれば良い。
【０００９】
この請求項１のクリーンルーム装置にあっては，排気面を経てクリーンルーム内から排気された空気を，還気径路を通じて給気面からクリーンルーム内に給気する。その際，還気径路内において少なくとも空気抵抗部材よりも下流側の気圧が，加圧手段によってクリーンルーム装置の外部気圧と等しいかもしくはそれよりも高圧にされるので，少なくとも空気抵抗部材よりも下流側においては，還気径路内にクリーンルーム装置の外部から空気が流入する心配がない。
【００１０】
この請求項１のクリーンルーム装置において，例えば請求項２に記載したように，前記還気径路内において，前記空気抵抗部材の上流側から下流側に還気を送風する，前記ファンとは別の送風ファンを備え，前記還気経路に系外の空気が侵入しないように前記送風ファンの吐出側と吸込側の圧力差が維持される。
【００１１】
また請求項３に記載したように，前記還気径路は，前記給気面のクリーンルームより外側において前記給気面を所定の幅をもって覆うように設けられた給気空間と，前記排気面のクリーンルームより外側において前記排気面を所定の幅をもって覆うように設けられた排気空間と，これら給気空間と排気空間とを接続する還気ダクトを備え，前記給気空間内の気圧を均一にさせるファンを設けても良い。そうすれば，給気空間内の全体の気圧をクリーンルーム装置の外部気圧と等しいかもしくはそれよりも高圧にさせることが可能となる。また，クリーンルーム内の気流分布は好適に維持され，低露点設備の高度清浄化の要求に対応できるようになる。
【００１２】
また請求項４に記載したように，前記還気径路は，前記給気面のクリーンルームより外側において前記給気面を所定の幅をもって覆うように設けられた給気空間と，前記排気面のクリーンルームより外側において前記排気面を所定の幅をもって覆うように設けられた排気空間と，これら給気空間と排気空間とを接続する還気ダクトを備え，前記排気空間内の気圧を均一にさせるファンを設けても良い。そうすれば，加圧手段の上流側となる排気面から加圧手段の間の空間においても正圧に保つことができるようになって，外部空気が低露点空気に混入することをより確実に防止できるようになる。
【００１３】
また請求項５に記載したように，前記空気抵抗部材は冷却コイルであり，該冷却コイルに対して前記加圧手段により満遍なく還気を供給するように構成されていても良い。これにより，還気径路内において還気を所望の温度に調節できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態を図面を参考にして説明する。図１は本発明の実施の形態にかかるクリーンルーム装置１の概略的な構成を示す説明図である。
【００１５】
建物１０の内部には，クリーンルーム１１が形成されている。図示はしないが，クリーンルーム１１内には，その目的に応じて各種の機器が設置されている。この実施の形態では，クリーンルーム１１の天井面は給気面１２に形成されており，クリーンルーム１１の床面は，例えばパンチング板やグレイチング床などからなる排気面１３に形成されている。給気面１２の上方（天井裏空間）は，クリーンルーム１１よりも外側（図示の例では上側）において給気面１２を所定の幅をもって覆うように設けられた給気空間１４に形成されており，排気面１３の下方（床下空間）は，クリーンルーム１１よりも外側（図示の例では下側）において排気面１３を所定の幅をもって覆うように設けられた排気空間１５に形成されている。建物１０内部においてクリーンルーム１１の側方には，これら給気空間１４と排気空間１５を連通させる還気ダクト１６が形成されている。そして，これら排気空間１５と還気ダクト１６と給気空間１４とによって，クリーンルーム１１の外において排気面１３から給気面１２に空気を戻す還気径路を構成している。
【００１６】
給気面１２の上には複数のＦＦＵ２０が格子状の天井フレームに載置されることによって設置されており，この実施の形態では，給気面１２の上面全体にＦＦＵ２０が並べてある。これらＦＦＵ２０は，いずれもＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどといった高性能フィルタ２１の上部に給気ファン２２を装着した構成を有し，給気ファン２２の稼働により高性能フィルタ２１でろ過した清浄な空気を給気面１２の全体から下向きに吐出してクリーンルーム１１に給気するようになっている。
【００１７】
各ＦＦＵ２０の制御は例えば次のようになっている。即ち，各ＦＦＵ２０に備えられた給気ファン２２の稼働は，差圧計２５と図示しないコントローラによって制御されている。差圧計２５は，圧力センサ２６によって検出されるクリーンルーム１１内の気圧と，後述する送風ファン３６から離れた位置において圧力センサ２７によって検出される給気空間１４内の気圧の差を計測し，コントローラ（図示せず）は差圧計２５によって計測される差圧を所定の範囲に維持させるように各ＦＦＵ２０の給気ファン２２を個別に制御するようになっている。クリーンルーム１１内の気圧は給気空間１４内の気圧よりも常に数十Ｐａ程度（例えば２０Ｐａ程度）高くなるようにしている。また給気ファン２２の稼働制御は，例えばインバータによって周波数を変えることにより行われる。なお，クリーンルーム１１内の気圧の維持については後述する。
【００１８】
給気空間１４には，還気ダクト１６から給気空間１４に送風された空気を給気空間１４の全体に万遍なく行き渡らせて給気空間１４内の気圧を均一にさせるための補助ファン２８が設けられている。
【００１９】
また図示の実施の形態では，排気面１３の下面全体には排気ファン３０が並べてあり，これら排気ファン３０の稼働により排気面１３の全体からクリーンルーム１１内の空気を排気空間１５へ下向きに強制的に吐出させるようになっている。また排気空間１５には，クリーンルーム１１内から排気空間１５に排気された空気を還気ダクト１６に向かって送風するための補助ファン３１が設けられている。
【００２０】
還気ダクト１６には，冷却手段としての冷却コイル３５が設けられており，この冷却コイル３５よりも上流側（図示の例では冷却コイル３５の下側）には送風ファン３６が設けられている。送風ファン３６の吐出側には，冷却コイル３５に万遍なく空気を供給させるためのホッパー３７が装着してある。そして，送風ファン３６の稼働により，排気空間１５内の空気を還気ダクト１６を通じて給気空間１４に送風し，その際に冷却コイル３５によって空気を所望の温度に冷却することにより，クリーンルーム１１内に設置された各種機器（図示せず）の発熱を補償し，クリーンルーム１１内へ一定温度の空気を給気するようになっている。冷却コイル３５は，表面での結露等を発生させず，還気ダクト１６を通じて送風する空気中の湿度を変動させないようになっている。
【００２１】
また送風ファン３６の稼働は，差圧計４０と図示しないコントローラによって制御されている。差圧計４０は，圧力センサ４１によって検出される送風ファン３６の吐き出し側の気圧と，圧力センサ４２によって検出される送風ファン３６の吸い込み側の気圧を計測し，コントローラ（図示せず）は，差圧計４０によって計測される送風ファン３６の吐き出し側と吸い込み側の差圧に基づいて送風ファン３６の稼働を制御し，還気経路に系外の空気が侵入しないように送風ファン３６の吐出側と吸込側の圧力差を適正に維持している。なお送風ファン３６の稼働制御は，例えばインバータによって周波数を変えることにより行われる。
【００２２】
そして本実施の形態では，排気空間１５と還気ダクト１６と給気空間１４とによって構成される還気径路における冷却コイル３５よりも下流側の領域（即ち，この実施の形態では還気ダクト１６における冷却コイル３５よりも下流側の領域と給気空間１４の間）に，減湿された空気（外気）を給気ダクト４５から供給している。即ち，給気ダクト４５の上流に配置されて回転する減湿ロータ４６の端面が減湿領域４７と再生領域４８に区分けされており，回転に伴って減湿ロータ４６の端面がこれら減湿領域４７と再生領域４８を交互移動するようになっている。再生領域４８には，ヒータ４９で加熱された高温の空気がファン５０の稼働によって供給され，減湿領域４７には，冷却コイルなどの熱交換器５１によって所望の温度に冷却された外気がファン５２の稼働によって供給されている。そして，減湿領域４７において減湿ロータ４６を通過することにより外気が減湿され，こうして減湿かつ所望の温度に冷却された空気が，給気ダクト４５を通じて，還気径路における冷却コイル３５よりも下流側の領域（即ち，この実施の形態では還気ダクト１６における冷却コイル３５よりも下流側の領域と給気空間１４の間）に供給されている。これにより，減湿かつ冷却された空気をＦＦＵ２０によって清浄な状態にしてクリーンルーム１１内に給気し，クリーンルーム１１内を低露点雰囲気にしている。またファン５２の稼働により給気ダクト４５から外気を供給することにより，還気ダクト１６における冷却コイル３５よりも下流側の領域と給気空間１４とを加圧するようになっている。なお図示はしないが，このファン５２の稼働によって取入られる外気に見合った量の空気が建物１０の外部に排気されている。
【００２３】
送風ファン５２の稼働は，差圧計５５と図示しないコントローラによって制御されている。差圧計５５は，圧力センサ５６によって検出されるクリーンルーム１１内の気圧と，圧力センサ５７によって検出されるクリーンルーム装置１の外部の気圧の差を計測し，コントローラ（図示せず）は差圧計５５によって計測される差圧を所定の範囲に維持させるようにファン５２を制御するようになっている。これにより，クリーンルーム１１内の気圧がクリーンルーム装置１の外部気圧（屋外気圧）よりも常に高くなるようにしている。この場合，クリーンルーム１１内の気圧とクリーンルーム装置１の外部（屋外）の気圧との差は，クリーンルーム１１内の気圧が屋外の気圧よりも大きくなるように制御されている。すなわち，クリーンルーム１１内の気圧はファン５２による外気取入量で制御される。なおファン５２の稼働制御は，例えばインバータによって周波数を変えることにより行われる。
【００２４】
さて，以上のように構成されたクリーンルーム装置１にあっては，クリーンルーム１１内の空気は，排気面１３から下向きに吐出されて排気空間１５に排気される。この場合，必要に応じて排気ファン３０が稼働して，クリーンルーム１１内の空気を排気空間１５に強制的に排気する。また，クリーンルーム１１内の静圧に偏りがあるような場合は，静圧が低い箇所に相当する排気ファン３０の稼働を増やすことによって，クリーンルーム１１内の空気を排気面１３の全体から平均的に排気させる。
【００２５】
こうしてクリーンルーム１１内から排気空間１５に排気された空気は，次に還気ダクト１６に向けて送風される。その際，この実施の形態のクリーンルーム装置１にあっては，排気空間１５に設けられた補助ファン３１の稼働により，クリーンルーム１１内から排気空間１５に排気された空気を還気ダクト１６に向けて滞り無く送風することができる。
【００２６】
こうして排気空間１５から還気ダクト１６に向けて送風された空気は，次に送風ファン３６の稼働によって還気ダクト１６内を上向きに送風され，その際に冷却コイル３５によって冷却され，これにより，クリーンルーム１１内に設置された各種機器（図示せず）による発熱が補償される。こうして調温された空気は，次に還気ダクト１６から給気空間１４に送風され，更にＦＦＵ２０に設けられた給気ファン２２の稼働により，高性能フィルタ２１でろ過された清浄な空気となった後，給気面１２から下向きに吐出されてクリーンルーム１１内に給気される。これにより，クリーンルーム１１内に低露点の清浄な空気を循環供給することが可能となる。
【００２７】
そしてこの実施の形態のクリーンルーム装置１にあっては，熱交換器５１によって所望の温度に冷却され，減湿ロータ４６で減湿された外気が，ファン５２の稼働によって給気ダクト４５から供給され，これにより給気空間１４内や還気ダクト１６内における冷却コイル３５よりも下流側の領域の気圧が，常にクリーンルーム装置１の外部の気圧と等しいかもしくはそれよりも高圧になるように維持される。このため，給気空間１４内や還気ダクト１６内において冷却コイル３５よりも下流側の領域では，屋外から空気（減湿処理や温度調節されていない外気）が流入する心配がない。従って，低露点で清浄な空気をクリーンルーム１１内に給気することができるようになる。またこの実施の形態のクリーンルーム装置１にあっては，給気空間１４に設けた補助ファン２８の稼働によって，給気空間１４内全体の静圧を一定にさせることができる。
【００２８】
以上本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明は以上の形態に限られない。例えば図１に示す実施の形態のクリーンルーム装置１では，クリーンルーム１１の排気面１３（床面）全体に排気ファン３０を装着した例を説明したが，クリーンルーム１１内の空気を抵抗無く排気面１３を通過させて排気空間１５に吐出させるような場合は，排気ファン３０の設置台数を減らしたり，省略することも可能である。また，給気面１２の全体にＦＦＵ２０を並べた例を説明したが，ＦＦＵ２０の設置台数は任意であり，例えば適当に間引いてＦＦＵ２０を配置するようなことも可能である。なお図１では，クリーンルーム１１の天井面を給気面１２に形成し，床面を排気面１３に形成した例を説明したが，給気面１２や排気面１３の位置はこれらに限定されない。例えば給気面１２と排気面１３を上下逆にしても良いし，またクリーンルーム１１の壁面に給気面１２や排気面１３を形成しても良い。また，補助ファン２８，３１は省略することもできるが，給気空間１４や排気空間１５の容積が大きい場合などは，補助ファン２８，３１を設置すると良い。これら補助ファン２８，３１の設置台数は１台に限らず２台以上でも良く，給気空間１４や排気空間１５の静圧を均一にすべく公知の計算法により補助ファン２８，３１の設置位置や設置台数を決定することができる。更に，給気ダクト４５から系内に供給する空気は，全部外気（全外気式のドライエア供給）であっても良いし，クリーンルーム１１からの還気を取入れて再利用しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１〜５によれば，クリーンルーム装置の外部からの空気の流入を心配せずにクリーンルーム内に減湿された清浄な空気を給気することができる。このため，還気径路に特別なシールを施す必要が無く，有機物汚染等の無い半導体デバイスの製造に最適な環境を作ることができる。特に請求項３によれば，給気空間全体の気圧を均一にでき，請求項４によれば，クリーンルーム内から排気空間に排気された空気を還気ダクトに向けて滞り無く送風することができる。これら請求項３，４は，クリーンルームの容積が大きい場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施にかかるクリーンルーム装置の概略的な構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１    クリーンルーム装置
１０  建物
１１  クリーンルーム
１２  給気面
１３  排気面
１４  給気空間
１５  排気空間
１６  還気ダクト
２０  ＦＦＵ
２５，４０，５５  差圧計
２８，３１  補助ファン
３０  排気ファン
３５  冷却コイル
３６  送風ファン
４６  減湿ロータ
５１  冷却コイル
５２  ファン
【図１】
0004811800.tif 000002