(57)【要約】【課題】  吹出口から供給される気体の温度分布を高い精度で均一に保つことができる吹出ユニットを提供する。【解決手段】  上記課題を解決するための吹出ユニットは、空調対象室３０に対して調和空気を供給するための吹出口１２を有するチャンバ１４と、前記チャンバ１４に調和空気を供給する温度制御機器２２や送風機２４等の送風手段をそなえる。このような構成の吹出ユニット１０において、前記チャンバ１４に部分排気口１６を設け、チャンバ１４内に供給された空気の一部をチャンバ１４の外部に排気し、チャンバ１４内に生じる旋回流を抑制するようにした。また、このような特徴を持つ吹出ユニットでは、前記チャンバ１４を形成する外郭部材を２重化し、前記部分排気口１６から排出した気体を２重化した前記外郭部材の間に流すようにして、断熱効果を高めるようにすると良い。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調対象室に調和気体を供給する吹出口を有するチャンバと、前記チャンバに対して調和気体の供給を行う送風手段とを備え、前記チャンバ内に充満させた調和気体を空調対象室へ供給する吹出ユニットであって、
前記チャンバを形成する外郭部材に、前記チャンバに供給される気体の一部を当該チャンバの外部へ排気するための開口部を設けたことを特徴とする吹出ユニット。
【請求項２】
前記チャンバを形成する外郭部材を２重化し、前記開口部から排気した気体を２重化した前記外郭部材の間に流すことを特徴とする請求項１に記載の吹出ユニット。
【請求項３】
前記開口部は、送風機からチャンバへ気体を供給する給気口を設けた壁面の対面に位置する壁面に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吹出ユニット。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造用クリーンルーム等の精密計測・検査室に設置される大面積の吹出口を有する吹出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造用のクリーンルーム等の精密測定・検査室では、各種測定の誤差要因となる室内温度を高精度に制御する必要がある。このような精密測定・検査室では、室内全体を満遍なく換気することで一様な温度分布、風速分布とするために、天井全面に吹出口を設ける全面ダウンフロー方式や、側壁の一面全体に吹出口を設ける全面サイドフロー方式等を採用している。
【０００３】
特許文献１は、上記のような全面吹出しを行う大面積の吹出口を有する吹出ユニットであって、図４に示すように送風機１と吹出口２の間にチャンバ３を備える吹出ユニットの一例である。なお、図４（Ａ）は吹出ユニットの平面構成を模式的に示した図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を模式的に示した図である。
【特許文献１】特開平８−１２１８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているような吹出ユニットであっても、風速分布、温度分布の幅を小さくした気体を室内に供給することは可能であると考えられる。しかし近年、半導体デバイス等の分野では、高集積化が進み、これらの製品に対する検査、測定の精度に対する要求が高くなってきている。これに伴い、各種測定の誤差要因の一つである室内温度の制御についても厳しい要求が進み、現在では、温度分布の幅を±０．０１レベルの精度にすることが要求されることもある。
【０００５】
ところが、上記のような温度分布精度を実現することは、図４に示すような吹出ユニットでは非常に困難であると考えられる。なぜならば、図４に示す吹出ユニットでは、温度制御機器５を経て給気口６からチャンバ３内へ供給された気体は、チャンバ３内に拡散充満し、大面積を誇る吹出口２から精密測定・検査室内へ向けて吹出すこととなるが、チャンバ３内には供給された気体によって矢印Ａで示すような旋回流が発生し、気体の流れに淀み点４が生じ、気体が滞留する箇所が生じるからである。気体は、図４に示すように、チャンバ３の角部等に滞留しやすい。
【０００６】
チャンバ３内に供給された気体には、図５に示すようにチャンバ３の外郭部材（チャンバ壁）を介して侵入熱Ｑが作用する。このため、チャンバ３内に供給された気体の温度をＴとした場合、吹出し気体にはΔＴの温度変化が生じることとなる。温度変化量ΔＴは、
【数１】
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と表すことができる。ここで、Ｃは気体の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、Ｖはチャンバ内に供給される気体の換気風量（ｋｇ／ｓ）とする。
【０００７】
淀み点４では気体が滞留するため、換気風量Ｖが低下するという傾向があり、温度変化量ΔＴの値は大きくなる。このため、チャンバ３内に旋回流が発生し、気流に淀み点が生じた場合には、吹出口２から吹出される気体の温度分布にムラが生じることとなる。
本発明では、吹出口から供給される気体の温度分布を高い精度で均一に保つことができる吹出ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためには、チャンバ内に生じる旋回流を抑制し、空気が一定の場所に滞留することを無くすことができれば良いと考えられる。したがって、本発明に係る吹出ユニットは、空調対象室に調和気体を供給する吹出口を有するチャンバと、前記チャンバに対して調和気体の供給を行う送風手段とを備え、前記チャンバ内に充満させた調和気体を空調対象室へ供給する吹出ユニットであって、前記チャンバを形成する外郭部材に、前記チャンバに供給される気体の一部を当該チャンバの外部へ排気するための開口部を設けたことを特徴とした。
【０００９】
また、上記のような構成の吹出ユニットでは、前記チャンバを形成する外郭部材を２重化し、前記開口部から排気した気体を２重化した前記外郭部材の間に流すようにすることが望ましい。
さらに、前記開口部は、送風機からチャンバへ気体を供給する給気口を設けた壁面の対面に位置する壁面に設けるようにすると良い。
【発明の効果】
【００１０】
上記のような構成の吹出ユニットによれば、チャンバ内に供給された気流がチャンバの内壁に衝突し、旋回流を生じさせることを抑制することができるため、旋回流によって生じる気流の淀み点を無くすことができる。このため、気体がチャンバ内の一部に滞留するということを防止することができ、吹出し気体の温度分布の均一化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、チャンバを形成する外郭部材を２重化することにより、チャンバの内壁と外壁との間に気体の層を介在させることが可能となり、チャンバ内の断熱性を高めることが可能となる。さらに、部分排気口となる開口部から排出した気体を外郭部材の間に流すようにすることにより、通常の気体層よりも高い断熱性を得ることが可能となる。
さらにまた、給気口と開口部とを対面させて配置する構成としたことにより、チャンバ内に旋回流が生じる可能性を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の吹出ユニットに係る実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１を参照して本発明の吹出ユニットに係る第１の実施形態について説明する。なお、図１（Ａ）は吹出ユニットの平面構成を模式的に示した図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を模式的に示した図である。
【００１３】
本実施形態の吹出ユニット１０は、図１に示すように、精密測定、検査を行う精密測定・検査室（空調対象室）３０の天井部に設けられるものであり、前記空調対象室３０に調和された空気を供給するための吹出口１２と、前記吹出口１２を備えるチャンバ１４と前記チャンバ１４に空気を供給する送風手段とを基本構成とする。
【００１４】
本実施形態における吹出口１２は、一定の大きさに区画された開口部を複数、広範囲に亙って配置した大面積のものであり、天井面、側壁面、あるいは床面からの全面フローを可能とするものである。
前記チャンバ１４は、箱型に形成された構造物であり、少なくとも１つの壁面に備えられる前記吹出口１２と、チャンバ１４内に吹出し空気を供給する給気口２０、及び内壁面に設けられて給気された空気のうちの一部を排気する開口部（部分排気口）１６とを有する。また、本実施形態におけるチャンバの外郭部材（チャンバ壁）は、２重構造としており、前記部分排気口１６から排気した空気を通風させる通風流路１８を備える構成としている。チャンバ１４内に供給された空気の流れはチャンバ１４の内壁に衝突することでチャンバ１４内に旋回流を発生させるため、前記部分排気口１６はチャンバ１４内に供給された空気の流れが衝突する内壁面に備えられる。本実施形態では、給気口２０から供給された空気が矢印Ｂ〜Ｅに示すように拡散していくと考えられるため、部分排気口１６は、給気口２０の対面となる内壁と、給気口２０を設けた壁面の右側に位置する内壁に設ける構成とした。なお、チャンバ壁は、外部からの温度の影響を内部に供給された空気に与えることを防止するために、断熱材によって構成されることが望ましい。
【００１５】
前記給気口２０の前段には送風手段として、送風機２４と温度制御機器２２が設けられている。前記送風機２４は、空調対象室３０に供給するための空気を温度制御機器２２、給気口２０を介してチャンバ１４内へ送気するものであり、送気される空気は温度制御機器２２等の機器によって所望する温度・湿度等に調整される。
【００１６】
上記のような構成から成る吹出ユニット１０によれば、送風機２４から噴出された空気が温度制御機器２２により任意の状態（温度）に調和され、給気口２０を介してチャンバ１４内に供給される。チャンバ１４内に供給された空気は、チャンバ１４内に拡散すると共に、チャンバの内壁に衝突する一部の気流が部分排気口１６を通過して通風流路１８に導かれてチャンバ１４の外部へ排気される。一方、部分排気される空気以外の空気は、チャンバ１４内に拡散することで気圧が調整され、複数の吹出口１２を介して空調対象室３０へ均等に供給される。
【００１７】
上記のような吹出ユニット１０によれば、チャンバ１４内に供給された空気の流れに旋回流が生じることを抑制することができる。このため、チャンバ１４内に淀み点が生じることが無く、滞留する空気も無くなる。よって、滞留している空気が外部温度の影響を受けるという事態が生じなくなり、吹出口１２から空調対象室３０へ供給される空気の温度分布の均一化を図ることができる。また、チャンバ壁を２重化したことにより、チャンバ外部とチャンバ内部との間に通風流路１８によって構成される空気層が介在されることとなり、断熱性が向上し、チャンバ外部の温度がチャンバ内部の空気に影響を与えるということが少なくなった。さらに、部分排気口１６を介して排出される空気は、空調対象室３０に供給される空気と同じ温度に調整されたものであるため、通常の空気層を有する場合に比べても、本実施形態における吹出ユニット１０の構成は、外部温度の干渉を防止する効果が高い。このため、吹出し空気の温度分布を均一に保つことに有利となる。
【００１８】
次に、図２を参照して、本発明の吹出ユニットに係る第２の実施形態について説明する。なお、図２において、図２（Ｂ）は吹出ユニットの平面構成を模式的に示す図であり、図２（Ａ）は同図（Ｂ）におけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【００１９】
本実施形態の吹出ユニットも、その基本的構成は第１の実施形態と同様である。したがって、そのその作用を同一とする箇所には同一の符号を附して、詳細な説明を省略することとする。第１の実施形態に示した吹出ユニットと、本実施形態に示す吹出ユニット１０との相違点は、チャンバ１４内部を分割構造としたこと、及び給気口２０と部分排気口１６との位置関係とにある。
【００２０】
詳細すると、本実施形態の吹出ユニット１０では、チャンバ１４内部に、内部空間を複数（図２では３つ）に分割する隔壁１５を設ける構成とした。また、給気口２０はそれぞれの分割空間毎に備えるようにし、部分排気口１６はそれぞれ、給気口２０の配置位置と対向する位置の壁面に設けるようにした。
【００２１】
チャンバ１４内部を上記のような構成とすることにより、チャンバ１４内に供給された空気は流路に沿って直線的に流れることとなる。このため、チャンバ１４内に旋回流が発生するというおそれは無く、淀み点が生じて空気が滞留するということも無くなる。よって、滞留している空気が外部温度の影響を受け、空調対象室３０へ供給する吹出し空気の温度分布を乱すということが無く、吹出し空気の温度分布を均一に保つことが可能となる。また、本実施形態の吹出ユニット１０の構成によれば、給気口２０から吹出口１２までの距離が近いものと、遠いものとの間での差を小さくすることができるため（第１の実施形態に比べ）、吹出し空気の温度分布の均一化を図る上で有利となる。
【実施例】
【００２２】
次に、第２の実施形態として示した吹出ユニット１０の構成を用いた具体例についての実験結果を説明する。本実施例では、吹出口１２のサイズを３０００ｍｍ×３６００ｍｍとし、総吹出風量を８０００ｍ３／ｈとする吹出ユニット１０の場合の実験例について説明する。なお、吹出口１２からの空気の吹出し風速は、約０．２ｍ／ｓである。
【００２３】
吹出ユニット１０のチャンバ１４は、第２の実施形態で説明したようにチャンバが隔壁１５によって複数（本実施例では３つ）に分割されている。分割されたチャンバ１４の流路のサイズは、１２００ｍｍ×３０００ｍｍである。分割されたチャンバ１４によって構成される流路毎に設けられた給気口２０から各チャンバ１４に供給される空気の給気量は、それぞれ２９６３ｍ３／ｈ程度である。なお、給気口２０の開口面のサイズは、９００ｍｍ×２５０ｍｍとしている。また、給気口２０の反対側に設けた部分排気口１６は、給気される空気のうちの約１０％が排気されるように設定している。
【００２４】
このような構成の吹出ユニット１０による空気吹出し時の温度分布を流体解析によって求めた結果を図３（Ａ）に示し、部分排気口を備えない従来の構成から成る吹出ユニットによる空気吹出し時の温度分布を流体解析によって求めた結果を図３（Ｂ）に示す。図３からも明らかなように、本実施例の吹出ユニット１０では、吹出口２０から吹出される空気の温度分布が略均一であり、乱れが無いことがわかる。これは、上述したように、部分排気口１６をチャンバ１４内に備えることによってチャンバ１４内に生じる旋回流を抑制し、空気の滞留を防止したことに起因すると考えられる。このため、チャンバ１４内に部分排気口１６を備えていない従来の吹出ユニットでは、チャンバ内に供給された空気が滞留し、この滞留した空気がチャンバ壁からの侵入熱の影響を受けている。
【００２５】
上記のような本発明に係る吹出ユニットによれば、吹出し空気の温度分布を高い精度で均一化することが可能となる。このため、精密測定、精密検査等を行う空調対象室内の環境を良好に保つことが可能となる。
上記実施形態では、チャンバ１４及び吹出口１２は、空調対象室３０の天井面に設ける旨記載したが、使用に応じて空調対象室の側壁や床面に設けるようにしても良い。また、通風流路１８を通過した空気は、外部に排気する旨記載したが、温度制御機器２２の前段や、送風機２４の吸入口（不図示）へ返送する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る吹出ユニットの第１の実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る吹出ユニットの第２の実施形態を模式的に示した図である。
【図３】従来の吹出ユニットと本発明に係る吹出ユニットとにおける空気吹出し時の温度分布の違いを示す図である。
【図４】従来の吹出ユニットの構成を模式的に示した図である。
【図５】チャンバ内の空気に対する外部温度の影響を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０………吹出ユニット、１２………吹出口、１４………チャンバ、１６………部分排気口、１８………通風流路、２０………給気口、２２………温度制御機器、２４………送風機。
【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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