布系ダクトによるクリーンルームシステム「T-Flexible Cleanroom Membrane」
Project Summary & Design Concept■作品の概要/環境・設備デザインの解説

布系素材による高性能フィルタユニット（ソックダクト形状）を開発、工業系クリーンルームへの適用を可能としました
樹脂系多孔質膜(PTFE)を用いた高性能フィルタユニット(ソックダクト形状のメンブレンダクト）を開発し、軽量化により天井建築部材の省力化と地震時の落下による被害軽減を実現しました。フィルタ圧損が少ないことからファン動力が削減され、安全かつ省エネルギーなクリーンルームを実現します。
We produced a membrane duct using PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene).
By reducing the weight, we have realized labor saving for ceiling structural members and reduced damage from falling during earthquakes.
Fan power is reduced due to low filter pressure loss, we create safe and energy-saving cleanroom.
従来クリーンルームの天井設備
開発背景
半導体関連クリーンルームでは天井に設備機器があることで、大地震時に設備機器が落下し人的被害だけでなく、高価な生産機器への被害が大きい。クリーンルームの特性上、復旧・再生産までの時間もかかり、サプライチェーンへの影響が広範にわたってしまう。そこで、天井設備のシステム重量を軽減したクリーンルーム空調システムを開発した。
ファンフィルタユニット

デザイン概要
従来のソックダクトの外形はそのままに、使用素材を新たに選定・加工を行いクリーンルームに適用可能な、HEPAフィルタ（99.97％@0.3μm）相当の捕集効率を実現した。フィルタとしての耐久性を向上させるため、プレフィルターを内側に内蔵する二重化構造とした。従来のソックダクト形状のダクトはその開発工程で、布(メンブレン）の縫合せ＋接着剤加工とされていたが、糸くずの発生や接着剤の割れ等、リークや清浄度に関わる課題があった。これを密着加工として解決を図った。

天井設備の落下イメージ
地震時の被害が大きい

使用用途:クラス100,000～クラス10,000程度のクリーンルーム環境を対象
空調システムについて

HEPA吹出ユニット

フィルタ素材の特徴

従来品

製作加工協力:㈱サンロード
採用品

今回開発のメンブレンダクト構造概要

加工方法

今回開発のメンブレンダクトによる空調方式

クリーンルーム空調方式の例

表面内部
樹脂製多孔質膜（PTFE:ﾎﾟﾘﾃﾄﾗﾌﾙｵﾛｴﾁﾚﾝ）…表面が平滑■機能性 Functionality■社会性・経済性 Sociality & Economics
フィルタ性能、コストにおいて従来システム同等以上かつ、システム重量を大幅減

機能試験を行い、圧力損失、捕集効率、耐久性の性能を確認
300
250

Ⅰ：PTFE 3層

Ⅱ：PTFE 3層+プレフィルタ

Ⅳ：PTFE 5層+プレフィルタ

市販HEPAフィルタ

全ダクト方式を基準に天井に対するシステム重量は30％減、イニシャルコスト約35％減、ランニングコストも約70％減となり、安全性向上と共に社会性・経済性も兼ね備える。
システム重量が軽量のため、改修工事においても構造体補強をすることなく、既存躯体を流用したクリーンルーム構築が可能となる。既存躯体を流用したクリーンルームの早期立ち上げも可能となる。

Ⅲ：PTFE 5層

初期圧力損失の測定結果

従来システム方式

200
静圧 [Pa]

今回の加工縫い合わせや接着による加工でなく、密着加工によりクリーンルームでの使用に対応。

従来の一般的なフィルタ素材（ガラス繊維不織布、HEPAフィルタでも使用）…表面に毛羽立

捕集効率
HEPAグレード（99.97％@対象粒径0.3μm）相当であることを確認。

断面

表面

内部

圧力損失
初期圧損が従来の一般HEPAフィルタの50％以下となっていることを確認。

吊り用ハトメ密着

初期圧損５０%以下

150

今回開発システム①空調機循環 全ダクト方式②天井FFU循環方式③メンブレンダクト(布系ダクト）方式

清浄度
クラス

1,000～100,000

10～10,000

10,000～100,000

フィルタ
交換・頻度

天井下、5年～

天井内、5年～

天井下、～3年

天井吊重量100％○123％△10050
耐久性
初期圧損約90Paから最終圧損180Paとした時、0塵埃導入試験の測定結果より、
0200
400600
最終圧損に至るまで必要な時間は捕集効率の測定結果推定3.5年であることを確認。
→ 十分耐久性があるといえる。

800
1000
風量 [㎥/h]

1200

1400

16001800

導入塵埃量測定※ リークの簡易測定は治具を開発中

耐久性試験の測定結果

フィルタが最終圧損になるまでの期間を実験により想定した→使用期間は3年以上は確保できる

分岐鋼板ダクト含めて70％（スパイラルダクトに比べソックダクト単体では9%）

◎

イニシャル
コスト

100％
△103％
△65％

ランニング
コスト

100％
△27％
○29％

◎○

※ 比較検討モデル:60～100㎡、CH4500、クラス10,000のクリーンルームを想定※ 交換時は洗浄ではなく、交換を想定※ 設置した状態でのリークテストを容易にする治具を開発中■評価表(自己評価) Environment & ME Design Evaluation Criteria (Self-evaluation)□評価項目□評価項目に対する設計者のデザイン意図□自己評価欄□特に重視した卓越デザイン （従前のデザインに比較し、優れている部分、卓越している部分に関して具体的に記 普通 優れて してい 小計いるの視点る述してください。）
０01審美感02調和性
Ａ.感性軸（造形）
03独創性
Form

☆

04象徴性

＋１

清浄度というフィルタユニットが果たすべき機能に対し、白色の外観はイメージと繋がりやすい。

○

白基調の内装となることが多いクリーンルームにマッチした外観である。

○

室内に露出のフィルタ機構が現れることで、見た目にわかりやすい。

＋２

1

○

2

☆

機能を満たすための形態が外観上に表れている。

○

206機能性☆

クリーンルームの清浄度を担保しつつ天井設備の軽量化を果たしている。

○

2

メンテナンス時は天井下での交換作業が可能なため、作業効率が良い。

○

207効率性

設置方法が選択可能なため、導入対象に応じて検討可能。

09安全性

☆

天井設備が軽量なため、大地震時の天井落下に対する安全性を高めている。

10先導性

☆

従来無かった、工業用クリーンルームへの布製ダクト採用を可能としている。

11環境負荷12資源消費☆

Ｃ.社会軸（環境）13地域環境性
Environment○1○○

218維持管理

04象徴性

17ｴﾈﾙｷﾞｰｺｽﾄ

05完成度

16ｲﾆｼｬﾙｺｽﾄ

06機能性

15先進性

07効率性

1

省エネルギー性能は天井チャンバーFFU方式とほぼ同程度に高い。

○2

建築的な支持材等の天井内工事が減少するため資源消費削減。

○2

本ユニット自体は低速で気流吹出を行うものであり、騒音・振動の発生は少ない。

Ａ.感性軸（造形）
Form

03独創性

105完成度Ｂ.機能軸（技術）08利便性Technology

02調和性

19耐久性

1

○

基本的には本来隠蔽となるクリーンルームにおけるフィルタ機構を室内露出でも採用可能とした。

01審美感
20ＬＣＣ

○114ﾕﾆﾊﾞｰｻﾙ性☆

天井荷重が小さいため、既存工場での改修工事にも適用可能である。

○215先進性☆

従来無かった、工業用クリーンルームへの布製ダクト採用を可能とし、荷重の問題から諦めていた既存工場にもクリーンルーム構築が適用できるポテンシャルを持っている。

○216ｲﾆｼｬﾙｺｽﾄ

☆

天井チャンバーFFU方式に比べて約60％程度となり、安価。

○217ﾗﾝﾆﾝｸﾞｺｽﾄ☆

一般に省エネルギー性能が高いとされる天井チャンバーFFU方式とほぼ同程度。

○2Ｄ.経済軸（LCC）
18維持管理Life Cycle Cost☆

天井下での管理で済むため維持管理が容易。

○219耐久性通常、年1回程度を推奨するHEPAフィルタと同程度以上の耐久性がある。

○220ＬＣＣ

耐久性は従来品と遜色ないため交換頻度を増やすことなく、維持管理が容易なため維持管理費用の低減が可能。

○214ﾕﾆﾊﾞｰｻﾙ性

08利便性

13地域環境性

09安全性

12資源消費

10先導性
11環境負荷Ｂ.機能軸（技術）Technology
Ｃ.社会軸（環境）
Environment
Ｄ.経済軸（LCC）
Life Cycle Cost