(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建屋１内に上流側から順にサプライチャンバ２、クリーンルーム３、レターンチャンバ４を設けると共に、レターンチャンバから流出する空気をサプライチャンバ２へ還流させる還流路７を形成し、かつ該還流路内に前方から後方への通風が可能なファンルーム８を設けた循環空調システムにおいて、
上記ファンルーム８内に、前後方向に向けて上流側と下流側との双方に開口する複数のファン収納空間部１３を、仕切り材により区分して縦横の格子状に配置してなる集合ファンモジュールユニット架台９を設置するとともに、それら各ファン収納空間部１３内に、個別運転が可能な軸流ファン１４を、そのファン軸線を前後方向に向けて着脱自在に収納し、更に各軸流ファンの下流側にそれぞれ個別に逆流防止用のダンパ３６を連結したことを特徴とするクリーンルーム用循環空調システム。
【請求項２】
上記ファン収納空間部１３の下流側開口部周縁に、軸流ファン１４の押込み収納により軸流ファン下流側端縁をシール材３１を介して気密に接触させたことを特徴とする請求項１記載のクリーンルーム用循環空調システム。
【請求項３】
上記各軸流ファン１４の下流側にフレキシブル継手３２およびダクト３３を介して上記ダンパ３６を連結したことを特徴とする請求項１又は２記載のクリーンルーム用循環空調システム。
【請求項４】
上記各ファン収納空間部１３下面にファン軸線方向への一対のレール状のベース２０を設けると共に、両ベースの外方にガイドプレート２１を、かつ両ベースの内方にボルト付きファン固定板２２を、それぞれ設け、また軸流ファンの下部に取り付けたボルト孔付き受台２４の両側端部を上記両ベース上へ、かつ受台２４の両側面に付設したファン取付板２７を上記ガイドプレート２１上へ、それぞれ摺動自在に載置させ、又上記ファン固定板２２から突設したボルトを受台２４のボルト孔へ挿通させて、ナット締付けによるファン付き受台の最終押込みで軸流ファン下流側端縁を上記ファン収納空間部１３の下流側開口部周縁へシール材３１を介して気密に接触可能に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のクリーンルーム用循環空調システム。
【請求項５】
ファン昇降用フォーク４６を備えたジャッキ４２が載置されたテーブル４１を有して、上記集合ファンモジュールユニット架台９の上流側床面を走行自在な運搬器具３７を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のクリーンルーム用循環空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造工場等の空気を清浄化するクリーンルーム用循環空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は従来の空調システムを示すもので、建屋ａ内を空気が下降する清浄化セクションｂと空気が上昇する還流セクションｃとに区分し、清浄化セクションｂ内を２つの水平面で区分して、上流側から順にサプライチャンバｄ、クリーンルームｅ、レターンチャンバｆを形成し、サプライチャンバｄとクリーンルームｅとの境界面をフィルタｇで形成すると共に、クリーンルームｅとレターンチャンバｆとの境界を開口を有する床ｈで形成する。一方、還流セクションｃ内の下部に数台の軸流ファンｉを設置すると共に、このファンの上流側にサイレンサｊを、かつ下流側にドライコイルｋを、それぞれ設け、さらに還流セクションｃ内の上部にサイレンサｌを設けている。
【０００３】
また、社団法人日本電気協会（編纂全国電気使用合理化委員会）による平成１２年６月１０日発行のエネルギー管理優良工場改善事例集には、上記大型の軸流ファンに代えて複数の小型ファンを上下に配列した空調システムが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記図１６に示す従来例では、空気を循環させる動力源として大型の軸流ファンを使用するため、一台あたりの受け持ち風量が大きく、その性能特性から大きな圧力を同時に発生するため、ファン吐出し側および吸込側ともに騒音レベルが非常に大きく、このためクリーンルームｅ内を許容騒音値６５ｄＢ（Ａ）以下に維持するためにはファンの前後にサイレンサ等の吸音手段を設ける必要がある。一方、同図に示すシステムの循環抵抗を考えた場合、軸流ファンおよびサイレンサを除いた機外静圧は概ね１７〜２５ｍｍＡｑ程度であるが、上記のようにファンの前後にサイレンサ等の吸音手段を設けると圧力損失が増大し、急速拡大・縮小を繰り返すダクト系の抵抗を含めると機外静圧で６５〜７５ｍｍＡｑと大きくなり、単位風量あたりの消費電力も２２〜２５Ｗ／ＣＭＭとなって大きな搬送動力が必要となってくるため省エネの観点から改善が望まれている。
【０００５】
また、上記刊行物記載の空調システムについてもいえることであるが、ファン交換のため、ファンのうち１つでも停止させると必要な循環風量を確保することができず、このため空調循環系の改修中は設備の稼働を停止せざるを得ないが、このことは１年を通じて２４時間稼働することを特徴とする半導体製造工場に少なくなからぬ不利益をもたらしている。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、１台あたりの受け持ち風量を小さくすることにより機外静圧を減少させ、かつ設備の稼働を停止させることなく空調循環系の改修が可能なクリーンルーム用循環空調システム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】
第1の手段として、建屋１内に上流側から順にサプライチャンバ２、クリーンルーム３、レターンチャンバ４を設けると共に、レターンチャンバから流出する空気をサプライチャンバ２へ還流させる還流路７を形成し、かつ該還流路内に前方から後方への通風が可能なファンルーム８を設けた循環空調システムにおいて、
上記ファンルーム８内に、前後方向に向けて上流側と下流側との双方に開口する複数のファン収納空間部１３を、仕切り材により区分して縦横の格子状に配置してなる集合ファンモジュールユニット架台９を設置するとともに、それら各ファン収納空間部１３内に、個別運転が可能な軸流ファン１４を、そのファン軸線を前後方向に向けて着脱自在に収納し、更に各軸流ファンの下流側にそれぞれ個別に逆流防止用のダンパ３６を連結したことを特徴としている。
【０００８】
第２の手段として、第１の手段を有すると共に、上記ファン収納空間部１３の下流側開口部周縁に、軸流ファン１４の押込み収納によりファン下流側端縁をシール材３１を介して気密に接触させている。
【０００９】
第３の手段として、第１又は第２の手段を有すると共に、上記各軸流ファン１４の下流側にフレキシブル継手３２およびダクト３３を介して上記ダンパ３６を連結した。
【００１０】
第４の手段として、第１、第２又は第３の手段を有すると共に、上記各ファン収納空間部１３下面にファン軸線方向への一対のレール状のベース２０を設けると共に、両ベースの外方にガイドプレート２１を、かつ両ベースの内方にボルト付きファン固定板２２を、それぞれ設け、また軸流ファンの下部に取り付けたボルト孔付き受台２４の両側端部を上記両ベース上へ、かつ受台２４の両側面に付設したファン取付板２７を上記ガイドプレート２１上へ、それぞれ摺動自在に載置させ、又上記ファン固定板２２から突設したボルトを受台２４のボルト孔へ挿通させて、ナット締付けによるファン付き受台の最終押込みで軸流ファン下流側端縁を上記ファン収納空間部１３の下流側開口部周縁へシール材３１を介して気密に接触可能に設けた。
【００１１】
第５の手段として、第１、第２、第３又は第４の手段を有すると共に、ファン昇降用フォーク４６を備えたジャッキ４２が載置されたテーブル４１を有して、上記集合ファンモジュールユニット架台９の上流側床面を走行自在な運搬器具３７を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、建屋１内部を３つに仕切って最も上方に位置する空間をサプライチャンバ２に、中間に位置する空間をクリーンルーム３に、最も下方に位置する空間をレターンチャンバ４に、それぞれ形成し、サプライチャンバ２とクリーンルーム３との境界にフィルタ５を設けると共に、クリーンルーム３の床６に開口を形成する。
【００１３】
これらサプライチャンバ２、クリーンルーム３、レターンチャンバ４の側方は還流路７に形成し、かつこの還流路下部にファンルーム８を設ける。後述のようにファンルーム内に設けたファンによりサプライチャンバ２へ供給された空気はクリーンルーム３を経てレターンチャンバ４へ流入し、さらにここから還流路７へと流出する。
【００１４】
ファンルーム８には任意数の集合ファンモジュールユニット架台９を防振装置を介して設置すると共に、この架台よりも上流側にサイレンサ１０を、また、下流側にドライコイル１１を、それぞれ設置する。サイレンサは還流路７の上部にも設置する。なお、還流路７の中間部にはダンパ１２を設ける。
【００１５】
集合ファンモジュールユニット架台９は、図２に示すように板材を縦横に間隔をおいて格子状に組むことにより複数のファン収納空間部１３を形成し、各空間部に図３および図４に示す軸流ファン１４を収納可能とする。ファンの数は、複数のファンのうち特定のファンが停止しても、残りのファンの運転によって必要な循環風量を確保可能な数量とする。よってファン収納空間部１３の数量も、上記ファン数に応じて４個ないし好ましくは６個以上とする。
【００１６】
それぞれのファン収納空間部１３下面には図３図４のようにファン１４の収納方向（前後方向）に２本のレール状のベース２０を設置する。また、両ベースの左右両外側にＬ字状のガイドプレート２１を設けると共に、両ベース２０間に２つのボルト付き第１固定板２２をベース２０前端よりもボルトの先端がやや後方へ位置するように起立させる。このボルトは該固定板上部からは前方突出させてある。但し第１固定板はボルト孔付きとしてもよく、この場合はそのボルト孔内へボルトを通し前方突出させてもよい。
【００１７】
各ファン収納空間部１３の下流側開口面（後端面）はパネル２９で閉鎖する。パネルは中央部に開口部を有し、かつ開口部に短管３０を嵌着させている。そして、この短管の前端部へファン後端部に取り付けるリング状のプチルゴムスポンジ等からなるシール材３１を気密に押当て出来るように設けている。短管３０の後端部へはフレキシブル継手３２の前端部を嵌着させ、またこの継手の後端部へはダクト３３の前端部を嵌着させている。
【００１８】
ダクト３３の後端部はファンルーム８を上流側と下流側とに仕切る仕切りパネル３４の矩形状開口部周縁へ連結されている。この仕切りパネル後面の開口部周縁にはダンパ室３５が連結され、このダンパ室内に複数のチャッキダンパ３６を配置している。
【００１９】
ファン１４は図３が示すように吸込側ケーシング１５とこのケーシングの下流端にフランジを介して連結された吐出し側ケーシング１６と吸込側ケーシング１５の上流端にフランジを介して連結された吸込側短管１７とからなり、両ケーシング内にモータ駆動による羽根車を収納している。
【００２０】
ファン１４の吸込側短管１７と吐出し側ケーシング１６とのそれぞれの下面にはファン固定部材２３を取り付け、かつこのファン固定部材を介してファンを受台２４に固定する。受台は図５に示すように、２本の前後方向のパイプ材２５と両パイプ材の前後両端部と中間部とを連結する左右方向の横材２６と横材前部の左右両側面に付設したＬ形鋼２７と両パイプ材の前面に取り付けたボルト孔付き第２固定板２８とからなる。そして、２つファン固定部材２３の下面を横材２６ヘボルト・ナットで固定している。
【００２１】
上記構成からなるファン付きの受台２４は、２本のパイプ材２５をファン収納空間部１３下面のベース２０上ヘ載置させ、第１固定板２２から第２固定板２８へボルト孔を介してボルトを挿通させ、かつ第２固定板２８前方へ突出するボルト軸へナットを螺合させ、締め付ける事でファン付き受台２４を後退させてファン吐出側のシール材３１をパネル２９へ押付け、圧縮させてシールできるよう設けている。更にこの状態でＬ形鋼２７に設けられたボルト孔とガイドプレート２１に設けられたボルト孔とが重なる。そこでボルト・ナットを介して集合ファンモジュールユニット架台９へ固定させる。
【００２２】
図６は走行リフタ３７を示すもので、集合ファンモジュールユニット架台９の上流側（前方）に走行自在に配置されている。走行リフタ３７はファン１４を架台９に収納し、または架台９から取り出すために使用される。このリフタは台板３８下面にキャスタ３９を有すると共に、台板３８上方に揺動リンク４０を介して昇降テーブル４１を備えている。
【００２３】
揺動リンク４０は台板３８上に設置したシリンダ４０ａ（その他の図面では図示を省略する）で揺動させる。このシリンダ基部は台板３８に揺動自在に枢着され、かつシリンダロッドの先端部を揺動リンク４０の長孔へ摺動自在に取り付けている。揺動リンク４０はシリンダロッドの伸縮により起伏して昇降テーブル４１を昇降させる。
【００２４】
昇降テーブル４１はファン１４を架台９に収納し、または架台９から取り出す際にファンを載置させるもので、ファンの出し入れに際しては昇降テーブル４１上に載置したジャッキ４２を使用する。このジャッキは図６および図７に示すように、キャスタ４３を有する２本のフォーク状部材４４と、この部材に揺動リンク４５を介して連結された２本のフォーク４６と、各フォーク状部材４４の基端部に歯車装置を介して連結されたハンドル付き操作機構４２ａとを有し、両操作機構を連結棒で一体的に連結している。
【００２５】
フォーク４６を上昇させるにはハンドルを所定方向へ回動させればよく、するとフォークが引き寄せられることにより揺動リンク４５が起立してフォークを上昇させる。
【００２６】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００２７】
ファン１４を作動させると空気が循環し、サプライチャンバ２内へ供給された空気はフィルタ５を通過する間に清浄化されてクリーンルーム３内へ流入し、さらに開口の床６を通過してレターンチャンバ４内へ流下する。レターンチャンバを出た空気はサイレンサ１０で消音された後、ファン１４を通過しチャッキダンパ３６を開いて流出し、さらにドライコイル１１、ダンパ１２および還流路上部のサイレンサを通過してサプライチャンバ２内へ流入する。
【００２８】
ファン１４の故障や寿命による更新等への対応として１つないし２つ以上のファンの交換が必要になった場合には、まず、交換すべきファンの運転を停止させる。なお、個々のファンの運転を停止させると各ファン下流側のチャッキダンパ３６が付勢力により仕切りパネル３４の開口部を閉鎖するため停止したファン内を通って空気がレターンチャンバ４内へ逆流することがない。
【００２９】
次いで、取り外すべきファンが有する受台２５のＬ形鋼２７とファン収納空間部１３下面へ付設したガイドプレート２１とを連結するボルト、ナットおよび第１、第２固定板２２、２８を連結するボルトのナットを取り外した後、図８に示すように取り外すべきファンが位置するファン収納空間部１３の上流側へ走行リフタ３７を移動させる。その後、図９に示すようにシリンダ４０ａを作動させて昇降テーブル４１の高さをファン収納空間部１３下面とほぼ同一の高さに一致させる。
【００３０】
次いで、図１０に示すようにジャッキ４２のフォーク４６をファン受台２４下面へ差し込んだ後、図１１に示すようにジャッキのハンドルを回してフォークを上昇させることにより受台付きのファンを持ち上げ、次いで図１２に示すようにジャッキを手前に引いてファン１４を昇降テーブル４１上へ引き出す。その後、図１３に示すようにジャッキのハンドルを逆に回してファンを下げた後、昇降テーブル４１を降ろし、次いで図１４に示すようにファン１４からジャッキを引き抜いた後、図示しないチェーンブロック等でファン１４を昇降テーブル４１から図示しないメンテナンス用ないし搬出用の台車に移載する。
【００３１】
一方、上記のようにして受台付きファン１４を取り出したファン収納空間部１３内へ新規のファンないしメンテナンス後のファンを収納するには、メンテナンス用ないし搬出用の台車からチェーンブロック等で受台付きファンを昇降テーブル４１上へ移載した後、フォーク４６を受台２４下面へ差し込んで走行リフタ３７を所定の位置まで移動させ、上記と同様にして昇降テーブル４１の高さを所定のファン収納空間部１３下面とほぼ一致させる。
【００３２】
次いで、ジャッキ４２のフォーク４６でファンを持ち上げてジャッキ毎ファン収納空間部１３内へ収納した後、フォークを下げることにより受台付きファンをガイドプレート２１に収める。その後第２固定板２８のボルト孔に第１固定板２２に立設されたボルトを挿通し、かつナットを螺合させて締めつけることによりファン付き受台２４をベース２０上で後方へ摺動させてファンのシール材３１を短筒３０外周のパネル２９部分へ押し付ける。次いで、Ｌ形鋼２７をボルトを介してガイドプレート２１に固定する。
【００３３】
図１５はファン１４の変形例を示すもので、ファン固定部材２３の下面に共通ベッド５０を取り付けて、この共通ベッドにキャスタ５１を取り付けている。このようすることによりジャッキ４２を省略することができる。ただし、この場合にはファン収納後、共通ベッド５０の前面に取り付けたストッパ金具５２を集合ファンモジュールユニット架台９に固定してファン１４を固定する。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、ファンルームに集合ファンモジュールユニット架台を設置するため、ファン一台あたりの受け持ち風量を小さく設計でき、ひいては同時に発生する圧力を小さくすることができることからファン吐出し側および吸込側の騒音レベルを小さくでき、しかも上記のようにファンルームに設置するのはモジュールユニット架台であるため、循環経路の一部を形成する還流路の断面を有効に活用することができ、これによって流路断面積の急速拡大・縮小の解消が図れてダクト抵抗の削減が可能となり、全圧力損失を機外静圧で３５〜４５ｍｍＡｑ程度とすることができる。その結果、単位風量あたりの消費電力はファン効率の向上も含め１２〜１３Ｗ／ＣＭＭと搬送動力を従来システムの半分にすることができ、地球環境への配慮から強く求められており、特にエネルギ多消費型の半導体製造工場では懸案とされている省エネの達成が可能となる。
【００３５】
また、ファンは集合ファンモジュールユニット架台に対して着脱自在で、かつ独立運転が可能であり、しかも逆流防止用のダンパを備えていることから、ファンを停止させ、又交換等のためにファン収納空間部内からファンを抜出しても、該空間間を通って空気が逆流することがなく、よって必要な循環風量を確保することができ、このためクリーンルームを稼働させながら空調循環系の改修を行うことができる。
【００３６】
請求項２に係る発明では、ファンの押込み収納によりファン下流側端縁を気密に保持することができるため、空調循環系の改修を迅速かつ容易に行うことができ、上記と相まって軸流ファンによる循環空調システムに対するリニューアルのニーズが高まっているおり、かかる市場からの受注が期待される。
【００３７】
請求項３に係る発明では、ファンにフレキシブル継手を介してダンパを連結するため、ファンの振動によりクリーンルームに震動の影響を及ぼすことがない。
【００３８】
請求項４に係る発明では、ボルトの締付けによりファンに対して気密性をもたせることができるため、空気の循環圧力が大きいファンルーム内においても正確かつ容易にファンをファン収納空間部の下流側開口部周縁へ接触させることができる。
【００３９】
請求項５に係る発明では、ジャッキを備えた運搬器具を有するため、ファンの交換容易性と迅速性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空調システムの概略図。
【図２】同じく、集合ファン架台の正面図。
【図３】同じく、集合ファン架台に対するファンの取付け状態を示す略示説明図。
【図４】同じく、図３の一部を示す正面図。
【図５】同じく、ファン受台の平面、前後両側面及び正面を示す４面図。
【図６】同じく、走行リフタの略示図。
【図７】同じく、フォークが上がった状態のジャッキの先端部を示す略示図。
【図８】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ１の略示図。
【図９】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ２の略示図。
【図１０】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ３の略示図。
【図１１】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ４の略示図。
【図１２】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ５の略示図。
【図１３】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ６の略示図。
【図１４】同じく、ファンの取り外し手順を示すステップ７の略示図。
【図１５】同じく、ファンの変形例を示す概略図。
【図１６】従来の空調システムの概略図。
【符号の説明】
１  建屋                                    ２  サプライチャンバ
３  クリーンルーム                          ４  レターンチャンバ
７  還流路                                  ８  ファンルーム
９  集合ファンモジュールユニット架台        １３  ファン収納空間部
１４  ファン                                ２０  ベース
２１  ガイドプレート                        ２２  第１固定板
２４  受台                                  ３１  シール材
３２  フレキシブル継手                      ３３  ダクト
３６  ダンパ                                ３７  走行リフタ
４１  テーブル                              ４２  ジャッキ
４６  フォーク
【図１】
0003792568.tif 000002
【図２】
0003792568.tif 000003
【図３】
0003792568.tif 000004
【図４】
0003792568.tif 000005
【図５】
0003792568.tif 000006
【図６】
0003792568.tif 000007
【図７】
0003792568.tif 000008
【図８】
0003792568.tif 000009
【図９】
0003792568.tif 000010
【図１０】
0003792568.tif 000011
【図１１】
0003792568.tif 000012
【図１２】
0003792568.tif 000013
【図１３】
0003792568.tif 000014
【図１４】
0003792568.tif 000015
【図１５】
0003792568.tif 000016
【図１６】
0003792568.tif 000017