(57)【要約】【課題】天井裏空間内の空気に温度変化が生じる場合であっても、クリーンルーム内への供給空気を効率良く調温することができるクリーンルーム設備を提供する。【解決手段】天井裏空間２４と、前記天井裏空間２４から空気を供給されるクリーンルーム１２と、循環経路として前記クリーンルーム１２から空気が排気される床下空間１６と、レタン空間１４とを備え、かつレタン空間１４の前記天井裏空間側出口部近傍には気流制御板２８が備えられている。前記気流制御板２８は、前記天井裏空間上部の空気と前記レタン空間１４からの戻り空気との温度差に基づいて制御されることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルーム内から天井裏空間に戻す戻り空気の温度と、前記天井裏空間上部の空気の温度とを比較し、両者の高低に応じて前記戻り空気と前記天井裏空間上部の空気との混合を調整することを特徴とするクリーンルームの気流制御方法。
【請求項２】
天井裏空間上部の温度を検出する第１の温度センサと、クリーンルームの空気を前記天井裏空間に戻す循環経路を流れる戻り空気の温度を検出する第２の温度センサと、前記循環経路の出口部近傍に設けられて前記戻り空気の噴出し方向を制御する気流制御機構と、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとの検出温度を比較し、両者の高低に応じて前記気流制御機構を制御し、前記戻り空気を調整する制御装置とを有することを特徴とするクリーンルーム設備。
【請求項３】
前記天井裏空間には、天井裏空間内の気流を分断する仕切りが備えられていることを特徴とする請求項２に記載のクリーンルーム設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルームの気流制御方法およびクリーンルーム設備に係り、特にクリーンルーム内に温調された空気を導入する必要がある場合に好適なクリーンルームの気流制御方法およびクリーンルーム設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工場においては、半導体の高集積化に伴い、半導体の製造過程を伴うエリア内では、清浄度はもちろん温度制御にいたるまで環境条件をより高度なレベルに制御しつつクリーンルーム設備自体のランニングコストを抑えることが要求されてきている。
【０００３】
このような状況のなか、特許文献１に挙げるクリーンルーム設備が提案されている。前記クリーンルーム設備は、空気を供給するための天井裏空間、半導体等の製造を行うためのクリーンルーム、および循環経路としての床下空間と、レタン空間とから成っている。特許文献１に記載のクリーンルーム設備は、いわゆるファンフィルタユニット（ＦＦＵ）タイプの空気循環システムを持つものである。冷房運転時、クリーンルーム設備では、クリーンルーム内に供給された空気が、前記クリーンルーム内で稼動する設備等の熱により暖められるため、設備内部を規定温度に保つためには、循環させる空気に除熱（冷却）が必要とされる。特許文献１に記載のクリーンルーム設備では、床下空間に備えられるドライコイル等の空気冷却装置にファンを設けたことを特徴とする。前記空気冷却装置に設けたファンにより空気の送風を積極的に行うようにすることで、温度差のある空気の混合を好適に行うことができるというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４８２１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のクリーンルーム設備は、建屋内の一室として設けられ、外界からの熱による影響が無いものとして考えた場合には有効である。しかし、例えばクリーンルーム設備を単体で建てる場合等には、太陽光等により建屋が加熱され、その影響によりクリーンルーム設備のスラブの温度が上昇してしまうということがある。スラブの温度が上昇すると、その周辺の空気の温度も上昇することとなる。このように、天井裏空間で直接発生する温度差は、予め戻り空気と供給空気を混合した場合であっても、クリーンルーム内に供給する空気に温度むらが出てしまうとともに、余分な熱源が増加したこととなるので、ドライコイル等によるクリーンルーム内への供給空気の調温にも無駄が生じてしまう。また、天井裏空間上部の温度が高温になっている場合等には、空気が混合され難い中央部において、クリーンルーム内へ供給する空気が高いままとなり、供給空気に温度むらがでてしまうといった問題が生じてしまう。
【０００６】
本発明では、外界からの影響により天井裏空間内の上部の空気の温度が変化した場合であっても、クリーンルーム内への供給空気を効率良く調温し、かつクリーンルーム内へ供給する空気の温度にむらを生じさせないようにすることができるクリーンルームの気流制御方法およびクリーンルーム設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るクリーンルームの気流制御方法は、クリーンルーム内から天井裏空間に戻す戻り空気の温度と、前記天井裏空間上部の空気の温度とを比較し、両者の高低に応じて前記戻り空気と前記天井裏空間上部の空気との混合を調整することを特徴とする。例えば、クリーンルーム内に冷却空気を導入する場合には、前記天井裏空間上部の空気の温度が前記戻り空気の温度よりも高い場合に両者を混合しないようにし、前記天井裏空間上部の空気の温度が前記戻り空気の温度よりも低い場合に両者を混合するようにすると良い。また、クリーンルーム内に加熱空気を導入する場合には、前記天井裏空間上部の空気の温度が前記戻り空気よりも高い場合に両者を混合するようにし、前記天井裏空間上部の空気の温度が前記戻り空気の温度よりも低い場合に両者を混合しないようにすると良い。
【０００８】
また、上記目的を達成するために本発明に係るクリーンルーム設備は、天井裏空間上部の温度を検出する第１の温度センサと、クリーンルームの空気を前記天井裏空間に戻す循環経路を流れる戻り空気の温度を検出する第２の温度センサと、前記循環経路の出口部近傍に設けられて前記戻り空気の噴出し方向を制御する気流制御機構と、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとの検出温度を比較し、両者の高低に応じて前記気流制御機構を制御し、前記戻り空気を調整する制御装置とを有することを特徴とする。前記気流制御機構の制御は例えば、クリーンルーム内に冷却空気を導入する場合には、前記第１の温度センサの検出温度が高い場合に前記気流制御機構を前記戻り空気が水平に流れるように調整して前記天井裏空間上部の空気と混合されないようにし、前記第１の温度センサの検出温度が低い場合に前記気流制御機構を前記戻り空気と前記天井裏空間上部の空気とが混ざるように調整すると良い。また、クリーンルーム内に加熱空気を導入する場合には、前記第１の温度センサの検出温度が高い場合に前記戻り空気と前記天井裏空間上部の空気とが混ざるように調整し、前記第１の温度センサの検出温度が低い場合に前記戻り空気が水平に流れるようにして前記天井裏空間上部の空気と混合されないようにすると良い。
なお、前記気流制御機構は、平板を揺動させるようにする構造とすると良い。
また、前記天井裏空間には、天井裏空間内の気流を分断する仕切りを備えるようにすると良い。
【０００９】
【作用】
クリーンルームの気流制御方法を上記構成により行うことによって、天井裏空間上部の空気の温度が上昇した場合であっても、下降した場合であっても効率良く、クリーンルーム内に供給する空気の調温を行うことができる。また、クリーンルームへ供給する空気の温度むらをなくすようにすることができる。
【００１０】
また、上記構成のクリーンルーム設備において、循環経路の出口部近傍に気流制御機構を備えるようにしたことにより、天井裏空間内の空気の温度によって、気流の向きを制御して、クリーンルーム内への供給空気の調温を効率よく行えるようにすることができる。
【００１１】
また、前記天井裏空間に気流を分断する仕切りを設けるようにすることにより、クリーンルーム内の分割エリア毎に供給空気量を調整することができるようになるので、当該空間毎の温度調整が容易になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、以下に記載する実施の形態は、本発明に係るクリーンルームの気流制御方法およびクリーンルーム設備の一部の形態にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
図１、図２は本実施形態のクリーンルーム設備の概要を示す図である。本実施形態のクリーンルーム設備１０は基本的に、半導体等を処理製造する空間であるクリーンルーム１２と、前記クリーンルーム１２の天井裏に位置して、前記クリーンルームに清浄な空気を供給する天井裏空間２４とを備える。また、循環経路として、前記クリーンルーム１２から排出される空気を受け入れる床下空間１６と、前記床下空間１６から前記天井裏空間２４へと空気を戻すレタン空間１４とを備える。
【００１４】
前記クリーンルーム１２は、天井面から清浄な空気を取り入れ、床面から室内の塵埃と共に空気を排出するように構成されている。よって、天井面には、クリーンルーム１２内へ供給する空気中の塵埃を除去しつつ室内へ送風するファンフィルタユニット２０（以下ＦＦＵ２０）が備えられている。ＦＦＵ２０の配設位置および配設数は、クリーンルーム１２の規模等により異なる。よって、クリーンルーム１２内に清浄な空気を導入する際、クリーンルーム１２内の空気の流れ（ダウンフロー）が均一となるように適宜配設位置を決定するようにすると良い。
【００１５】
また、クリーンルーム１２は、前記ＦＦＵ２０を介して導入した空気を床面より排出するように構成されているため、床面には導入された空気の流れを阻害しない程度に十分な通風空間を備えたものを使用することが好ましい。そのようなものとして例えばグレーチング１８等がある。グレーチング１８は、格子状の板状体であり、通風性・強度共に好適である。なお、グレーチング１８の他、パンチングプレート等も使用することができる。
【００１６】
前記床下空間１６は、前記クリーンルーム１２と同じ壁面で覆われた空間を、前記グレーチング１８により隔てた空間であり、前記クリーンルーム１２を通過して塵埃を含んだ空気が流入する空間である。また、前記クリーンルーム１２内には、半導体等の処理装置や作業者等が存在するため、床下空間１６に流入する空気は、前記処理装置等から発せられる熱により暖められる。よって、クリーンルーム１２へ供給される空気よりも温度が高くなっている。したがって、前記床下空間１６には、前記空気を前記レタン空間１４へ送り込む箇所に、前記空気の温度を調整するドライコイル２２が備えられる。前記ドライコイル２２は、制御装置３６に接続されており、冷房運転時には後述する温度センサ３８による検出温度が規定値となるように、通過する空気の冷却率を調整する。前記クリーンルーム１２内に供給される空気の温度が高い場合には、前記クリーンルーム１２から排出される空気の温度も高いものとなる。よって、前記クリーンルーム１２へ提供する空気の温度が高い場合には、前記ドライコイル２２内部に送通させる冷却水等の冷却媒体を増加させて、空気の冷却効果を高め、供給空気の温度が低いまたは適温である場合には、前記ドライコイル２２内部に送通させる冷却媒体を減少させて冷却効果を低下させて省エネ化を図るようにすることができる。また、床下空間１６には、前記クリーンルーム１２から流入した空気の一部をクリーンルーム設備１０の外部へ排気する排気経路（不図示）が備えられる。
【００１７】
上記のように床下空間１６を通過してドライコイル２２により冷却された空気は、前記空気を前記天井裏空間２４へ送るための空間であるレタン空間１４へと送られる。前記レタン空間１４は、前記クリーンルーム１２の側壁外部に前記側壁に沿って備えられる、前記床下空間１６と前記天井裏空間２４とをつなぐ空間である。前記レタン空間１４には、天井裏空間２４側の出口部近傍に、天井裏空間２４に送られる空気の温度を検出するための温度センサ３８が備えられる。また、前記天井裏空間２４側の出口部近傍には、気流制御機構としての気流制御板２８が備えられる。前記気流制御板２８は、レタン空間１４から送られてくる空気の流れ方向を強制的に変える役目を果たす。気流制御板２８の構成としては、例えば前記レタン空間１４を覆うことができる板３２にモータ３０等の駆動装置を設け、前記板３２を揺動可能に設置すれば良い。
【００１８】
天井裏空間２４には、前記床下空間１６で排気された一部の空気に相応する量の空気を新たにクリーンルーム設備１０内に調温して供給する空気供給口３４が備えられる。前記空気供給口３４は、前記クリーンルーム設備１０の外部に設けられた空調機４４に接続されている。また、前記天井裏空間２４のスラブ２６の内壁面には前記スラブ２６又は前記スラブ２６近傍（天井裏空間上部）の空気の温度を検出するための温度センサ４０が備えられる。
【００１９】
前記レタン空間１４に備えられた温度センサ３８と、前記スラブ２６に備えられた温度センサ４０とは、互いに前記制御装置３６に接続されている。また、前記気流制御板２８も前記制御装置３６に接続されており、温度センサ４０と温度センサ３８との検出温度に応じて前記気流制御板２８が搖動するように制御される。なお、冷房運転時における制御装置３６による検出温度に基づく気流制御板２８の制御は、図３に示すように行われる。
【００２０】
温度センサ３８・４０でそれぞれ温度を検出する（ステップ１００）。このとき、上述のように温度センサ３８の検出温度は、前記ドライコイル２２により、規定値となるように温度調整されているので、温度センサ３８の検出温度と温度センサ４０の検出温度とを比較する（ステップ１０２）。温度センサ４０の検出温度が温度センサ３８の検出温度より高い場合には、気流制御板２８の板３２が水平状態となるようにモータ３０が制御される（ステップ１０４）。また、温度センサ４０の検出温度が温度センサ３８の検出温度より低い場合には、気流制御板２８の板３２が、図２に示すとおりスラブ２６に当接するように傾斜させるよう、モータ３０が制御される（ステップ１０６）。
【００２１】
また、前記クリーンルーム１２の室内は、用途等に応じて複数の空間に分割されて使用されるのが通常である。本実施形態では、上記のごとく分割された各空間に送り込む風量を均一または安定化するために、前記天井裏空間２４のスラブ２６に、たれ壁（仕切り）２５を設けるようにした。
【００２２】
以下クリーンルームの気流制御方法の実施について各構成部の動き等と共に説明する。なお、図面中の白抜き矢印はそれぞれ空気の流れを表し、以下に詳細する制御はクリーンルーム設備を冷房運転する場合の例である。
【００２３】
空気供給口３４を介して空調機４４から供給された空気と、前記レタン空間１４からの戻り空気とが混合された混合空気は、ＦＦＵ２０により除塵されてクリーンルーム１２内へと供給される。クリーンルーム１２内へ供給された空気は、ダウンフローとなり天井面から床面へと流れる。このクリーンルーム１２内に発生するダウンフローにより室内の塵埃が巻き上がることを防止する。また、前記ダウンフローは、クリーンルーム１２の床面から床下空間１６へと流れ込むため、クリーンルーム１２内で発生した塵埃も空気の流れと共に床下空間１６へと流れ込む。
【００２４】
床下空間１６へ流れ込んだ空気の一部はクリーンルーム設備１０の外部へ排気され、残りの空気は、ドライコイル２２を通過することにより冷却されてレタン空間１４へと送られる。当該空気の冷却については上述した通りである。また、当該床下空間１６で除塵を行うようにしても良い。
【００２５】
レタン空間１４へと送られた空気は、アップフローとなり、戻り空気として天井裏空間２４へと流れる。当該天井裏空間２４へと流れる空気は、温度センサ３８により温度が検出される。前記検出温度と、温度センサ４０により検出されるスラブ２６またはスラブ２６の近傍に漂う空気４２の温度とが比較される。双方の検出温度を比較した際、温度センサ４０の検出温度の方が高い場合、図１に示すように気流制御板２８の板３２は水平状態となる。板３２が水平状態の場合、レタン空間１４からの戻り空気は前記板３２にぶつかり、水平方向の流れへと流れ方向が変えられる。これにより、スラブ２６近傍の暖まった空気４２と戻り空気とが混合することなくクリーンルーム１２に提供されることとなる。よって、クリーンルーム１２内への供給空気の温度が無駄に上昇してしまうことがない。このため、床下空間１６で前記空気を冷却する際の冷却効果を下げてコストを抑えることができる。さらに、前記戻り空気にスラブ２６近傍の暖まった空気４２が混合されることがないので、クリーンルーム１２の中央付近であっても、供給する空気の温度にむらが生じる虞がない。
【００２６】
一方、温度センサ４０の検出温度の方が低い場合には図２に示すように板３２をスラブ２６に当接させるように傾斜させる。こうすることにより、スラブ２６近傍の冷たい空気と、レタン空間１４からの戻り空気とが混合される。混合された空気は戻り空気よりも冷えた空気となってクリーンルーム１２に供給されることとなる。これにより、床下空間１６のドライコイル２２に流される冷却媒体の量を低減させて冷却効果を下げることができる。よって、空気の冷却コストを削減することができる。
【００２７】
また、天井裏空間２４において、レタン空間１４から流入した空気がたれ壁２５にぶつかることにより、たれ壁２５で仕切られた空間以外に流れ込む空気を抑えることができる。よって、クリーンルーム１２内の各エリアに供給する空気量がばらつくことが無くなり、安定したダウンフローを発生させることができると共に、クリーンルーム１２内の各エリア毎の温度も安定する。
【００２８】
なお、暖房運転の場合、制御装置３６は、温度センサ４０が検出した天井裏空間上部の温度が、温度センサ３８の検出した戻り空気の温度より低い場合、前記気流制御板２８の板３２を水平にすると良い。逆に温度センサ４０の検出温度が、温度センサ３８の検出温度よりも高い場合には、前記気流制御板２８の板３２をスラブ２６に当接させるように傾斜させると良い。
【００２９】
上記実施形態では、板３２により空気の流れを制御するようにしていたが、ダクト等により直接空気の流れを導くようにすることもできる。また、レタン空間１４からのアップフローの流れ方向を強制的に変化させることができれば良いので、気流制御機構として送風機または空気供給口３４の一部を設置するようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
上記のようなクリーンルームの気流制御方法において、クリーンルーム内から天井裏空間に戻す戻り空気の温度と、前記天井裏空間上部の空気の温度とを比較し、両者の高低に応じて前記戻り空気と前記天井裏空間上部の空気との混合を調整することを特徴としたことで、天井裏空間の空気の温度が上昇した場合であっても、下降した場合であっても効率良く、クリーンルーム内に供給する空気の調温を行うことができる。
【００３１】
また、上記のようなクリーンルーム設備で、天井裏空間上部の温度を検出する第１の温度センサと、クリーンルームの空気を前記天井裏空間に戻す循環経路を流れる戻り空気の温度を検出する第２の温度センサと、前記循環経路の出口部近傍に設けられて前記戻り空気の噴出し方向を制御する気流制御機構と、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとの検出温度を比較し、両者の高低に応じて前記気流制御機構を制御し、前記戻り空気を調整する制御装置とを有することを特徴としたことで、天井裏空間内の空気の温度によって、気流の向きを制御して、クリーンルーム内への供給空気の調温を効率よく行えるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーンルーム設備を示す図であり、特に天井裏空間内の温度が高い場合の形態を示す図である。
【図２】本発明に係るクリーンルーム設備を示す図であり、特に天井裏空間内の温度が低い場合の形態を示す図である。
【図３】気流制御板の制御手順を示す図である。
【符号の説明】
１０………クリーンルーム設備、１２………クリーンルーム、１４………レタン空間、１６………床下空間、１８………グレーチング、２０………ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）、２２………ドライコイル、２４………天井裏空間、２５………たれ壁、２６………スラブ、２８………気流制御板、３０………モータ、３２………板、３４………空気供給口、３６………制御装置、３８………温度センサ、４０………温度センサ、４４………空調機。
【図１】
2005009709.tif 000003
【図２】
2005009709.tif 000004
【図３】
2005009709.tif 000005