| 【発明の名称】 |
クリーンルーム設備 |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤田 龍介
【氏名】加藤 浩二
【氏名】田中 晃
【氏名】高橋 稔
【氏名】渡辺 幸次
【氏名】真木 愛一郎
【氏名】佐々木 央
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| 【要約】 |
【課題】作業領域における清浄度を省エネルギ且つ低コストで向上させ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】クリーンルーム設備１０は、室１２の内部に空気調和機１４が設置され、この空気調和機１４の内部にエアフィルタ２２が配設されている。また、空気調和機１４は、清浄エアの吹出口１８が天井面１２Ｃ近傍に形成され、天井面１２Ｃに沿って清浄エアを吹き出す。一方、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃは、清浄エアの吹出方向の天井面１２Ｃに並設されており、吹出口１８から吹き出された清浄エアを下方に方向転換させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】除塵手段を有するとともに、該除塵手段によって除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内の側方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機と、前記室の天井面近傍に設置され、前記空気調和機から吹き出された清浄エアの気流方向を制御する気流方向制御手段と、を備えたことを特徴とするクリーンルーム設備。
【請求項２】前記気流方向制御手段は、前記空気調和機から吹き出される清浄エアの吹出方向に設置された１個以上の気流制御板によって構成され、該気流制御板に前記清浄エアが衝突することによって前記清浄エアの気流の向きが下向きに変えられることを特徴とする請求項１記載のクリーンルーム設備。
【請求項３】前記気流制御板は、複数個設置されるとともに、前記空気調和機から離れるに連れて高さ及び／又は幅が大きくなることを特徴とする請求項２記載のクリーンルーム設備。
【請求項４】前記気流制御板は、通気性を有する部材によって形成されることを特徴とする請求項２又は３記載のクリーンルーム設備。
【請求項５】除塵手段を有するとともに、該除塵手段によって除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内の側方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機と、前記室の天井面近傍で、前記空気調和機から吹き出される清浄エアの吹出方向に設置され、前記空気調和機から吹き出されるエアが衝突することによって前記清浄エアの気流の向きを変える１個以上の気流制御板と、前記空気調和機から吹き出されるエアの風量を調節し、前記気流制御板に衝突するエアの風量を制御する風量調節手段と、を備えたことを特徴とするクリーンルーム設備。
【請求項６】前記気流制御板は、衝突するエアの風速によってその姿勢を変えることを特徴とする請求項５記載のクリーンルーム設備。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造や食品・薬品工場などにおけるクリーンルーム設備に係り、特に省エネルギでかつ低コスト化が要求されるクリーンルーム設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高集積化、微細化に伴い、クリーンルーム設備の室内に要求される清浄度が年々厳しくなってきている一方で、省エネルギや低コスト化を図ったクリーンルーム設備の建設が要望されている。クリーンルーム設備は、室内に要求される清浄度によって除塵システムが異なるが、基本的には、清浄エアの吹き出し気流方向と循環風量を可変することで対応している。例えば、液晶装置、精密機械工業、薬品、食品工場等に適用されるクラス１００から１００００程度の比較的低清浄度のクリーンルーム設備では、室内に空気調和機が設置され、この空気調和機が天井面に配設された除塵装置にダクトを介して連結される。そして、前記空気調和機によって調温調湿されたエアが前記除塵装置に送気されると、該除塵装置によってエアに浮遊する微粒子が高効率で除去され、その清浄エアが室内に吹き出される。ここで、前記除塵装置としては、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの高性能エアフィルタが主に適用され、室内と空気調和機とを循環するエアがこの除塵装置を通過することによって、室内の塵埃濃度が希釈され、室内を所定の清浄度に保つことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来のクリーンルーム設備は、空気調和機と除塵装置を連結するダクトや、天井面に設置する除塵装置が大量に必要となり、クリーンルーム設備のイニシャルコストが高くなるという欠点がある。また、除塵装置を天井面に設置するための天井パネルも必要となるため、その工事費用も発生し、コストパフォーマンスが良いとは言えない。
【０００４】一方、これらの欠点を解消するクリーンルーム設備として、図１３に示すようなクリーンルーム設備１が考えられている。このクリーンルーム設備１は、室２内に設置した空気調和機３の内部に、除塵装置４が設けられている。したがって、空気調和機３は、天井面５の近傍の吹出口６から、前記除塵装置４によって除塵した清浄エアを吹き出すことができる。このクリーンルーム設備１によれば、空気調和機３と除塵装置４を連結するダクトや、除塵装置４を設置するための天井パネルが不要となり、イニシャルコストを低減させることができる。しかし、このクリーンルーム設備１によって得られる室２内の清浄度の性能は明らかではない。
【０００５】そこで、本発明の発明者が、前記クリーンルーム設備１によって得られる室２内の塵埃分布を調べたところ、天井面５に近いほど清浄度が高く、床面７に近いほど清浄度が低いことが明らかになった。即ち、空気調和機３から吹き出された清浄エアは、室２の天井面５の近傍に滞留し、最終的に清浄度が要求される作業領域高さ（一般には床上１０００ｍｍ程度）には十分な風量が到達しない。この欠点を改善するためには、空気調和機３から吹き出される清浄エアの風量を増加させて循環風量を確保すれば良いが、この場合、空気調和機３の内部の送風機を大型化しなくてはならないので、イニシャルコストが増加したり、送風運転のための動力コストが大幅アップするという問題が発生する。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、作業領域における清浄度を省エネルギ且つ低コストで向上させることができる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】請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、除塵手段を有するとともに、該除塵手段によって除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内の側方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機と、前記室の天井面近傍に設置され、前記空気調和機から吹き出された清浄エアの気流方向を制御する気流方向制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】請求項１記載の発明によれば、前記空気調和機から吹き出された清浄エアを、前記気流方向制御手段によって方向転換させて、室内の作業領域に向けることができるので、前記清浄エアの吹出風量を大幅に増加させなくても、清浄エアを作業領域に到達させることができる。したがって、本発明によれば、前記作業領域の清浄度を省エネルギ且つ低コストで向上させることができる。
【０００９】請求項５記載の発明は前記目的を達成するために、除塵手段を有するとともに、該除塵手段によって除塵された清浄エアをクリーンルーム設備の室内の側方から該室の天井面に沿って吹き出す空気調和機と、前記室の天井面近傍で、前記空気調和機から吹き出される清浄エアの吹出方向に設置され、前記空気調和機から吹き出されるエアが衝突することによって前記清浄エアの気流の向きを変える１個以上の気流制御板と、前記空気調和機から吹き出されるエアの風量を調節し、前記気流制御板に衝突するエアの風量を制御する風量調節手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】請求項５記載の発明によれば、前記風量調節手段が前記空気調和機から吹き出されるエアの風量を調節することによって、前記気流制御板に衝突するエアの風量が制御される。したがって、気流制御板に衝突するエアの風量を調節して、室内に形成される気流の分布を制御することができる。これによって、室内の所定の領域を浄化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に係るクリーンルーム設備の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】図１及び図２は、第１の実施の形態のクリーンルーム設備１０の概略構造を示す縦断面図、及び平面断面図である。
【００１３】同図に示すように、クリーンルーム設備１０の室１２の内部には、中央部に装置類１１、１１が設置されるとともに、側壁１２Ａ、１２Ａに沿って空気調和機１４、１４が配置されている。空気調和機１４は、エアの吸引口１６とエアの吹出口１８を有するとともに、内部にファン２０、エアフィルタ（除塵手段に相当）２２、及び温湿度調節装置（図示せず）を備えている。したがって、ファン２０を駆動すると、吸引口１６からエアが空気調和機１４内に吸引され、吸引されたエアが温湿度調節装置で調温調湿度され、エアフィルタ２２で除塵された後、清浄エアとして吹出口１８から室１２内に吹き出される。なお、前記エアフィルタ２２は、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどが用いられる。
【００１４】また、前記空気調和機１４の吸引口１６は、床面１２Ｂの近傍に形成され、前記吹出口１８は、天井面１２Ｃの近傍に形成されている。したがって、空気調和機１４は、清浄エアを、吹出口１８から天井面に沿って吹き出す。これにより、吹き出された清浄エアは、気流が壁面に沿いやすいというコアンダ効果によって、吹出口１８からより遠くまで到達することができる。
【００１５】前記室１２の天井面１２Ｃには、空気調和機１４のエアの吹出方向に、１個以上の気流制御板２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設置されている。気流制御板２６Ａ〜２６Ｃは、湾曲されて形成されており、空気調和機１４の吹出口１８から吹き出された清浄エアを下方に向けて方向転換させるようになっている。
【００１６】気流制御板２６Ａ〜２６Ｃの高さＨは、空気調和機１４から離れるに連れて大きくなるように設定される。即ち、気流制御板２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの順に高さＨが大きくなっている。したがって、空気調和機１４から吹き出されたエアは、空気調和機１４に近い気流制御板２６Ａだけでなく、空気調和機１４から離れた気流制御板２６Ｂ、２６Ｃにも衝突しやすくなる。これにより、全ての気流制御板２６Ａ〜２６Ｃに清浄エアが衝突し、全ての気流制御板２６Ａ〜２６Ｃにおいて清浄エアの方向を下方に転換させることができる。
【００１７】また、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃの幅Ｗは、図２に示すように、空気調和機１４の吹出口１８の幅よりも広く形成され、好ましくは吹出口１８の幅の２倍以上に形成される。これにより、空気調和機１４から吹き出されたエアは、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃに確実に衝突する。
【００１８】次に上記の如く構成されたクリーンルーム設備１０の作用について図１に基づいて説明する。
【００１９】前記空気調和機１４は、ファン２０を駆動することによって、吸引口１６からエアを吸い込み、吸い込んだエアを温湿度調節及び除塵した後、吹出口１８から清浄エアとして吹き出す。吹き出された清浄エアは、天井面１２Ｃに沿って気流を形成し、天井面１２Ｃに設置した気流制御板２６Ａ〜２６Ｃに衝突する。このとき、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃの高さＨが、空気調和機１４から離れるに連れて大きく形成されているので、前記清浄エアは、全ての気流制御板２６Ａ〜２６Ｃに衝突する。気流制御板２６Ａ〜２６Ｃに衝突した清浄エアは、下方に向けて方向転換され、下降流を形成する。これによって、室１２の内部全体に清浄エアの下降流が形成され、室１２の中央部の作業領域にも清浄エアが到達する。
【００２０】このように、第１の実施の形態のクリーンルーム設備１０によれば、空気調和機１４から室１２の天井面１２Ｃに沿って清浄エアを吹き出すとともに、この清浄エアを天井面１２Ｃに設置した気流制御板２６Ａ〜２６Ｃによって下方に方向転換させたので、空気調和機１４から吹き出す清浄エアの風量を大幅に増加させなくても、室１２の中央部の作業領域に清浄エアを到達させることができる。これにより、コストを増やすことなく、前記作業領域の清浄度を向上させることができる。
【００２１】また、クリーンルーム設備１０によれば、エアフィルタ２２を空気調和機１４の内部に配設したので、空気調和機１４とエアフィルタ２２を連結するダクトが不要になり、クリーンルーム設備１０のイニシャルコストを低減させることができる。
【００２２】さらに、クリーンルーム設備１０によれば、天井面１２Ｃに沿って清浄エアを吹き出し、この清浄エアを下方に方向転換させるので、図１に示したように、室１２の内部に装置類１１、１１等の障害物が設置されている場合にも、室１２内全体に清浄エアを供給することができる。
【００２３】なお、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃの数や形状は、上述した第１の実施の形態に限られるものではなく、空気調和機１４から吹き出された清浄エアの方向を下方に向けるものであればよい。例えば、図３に示す気流制御板２８Ａ〜２８Ｃは平板によって形成され、下端が空気調和機１４と反対側に傾くようにして設置される。この場合も、気流制御板２８Ａ〜２８Ｃによって室１２内に下降流が形成され、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】次に第２の実施の形態のクリーンルーム設備３０について説明する。
【００２５】図４に示すクリーンルーム設備３０は、室１２の天井面１２Ｃに可動型の気流制御板３２Ａ〜３２Ｃが設置されている。この気流制御板３２Ａ〜３２Ｃは、空気調和機１４の吹出口１８から吹き出された清浄エアが衝突すると、その清浄エアの風速に応じて図中２点鎖線で示すように、後方に傾くようになっている。また、気流制御板３２Ａ〜３２Ｃは、第１の実施の形態と同様に、空気調和機１４側から順に高さＨが大きくなるように形成されるとともに、幅Ｗが吹出口１８の幅よりも広く形成されている。
【００２６】空気調和機１４のファン２０には、該ファン２０の回転数を制御する風量調節回路３４が接続され、この風量調節回路３４によってファン２０の回転数が制御されて、吹出口１８から吹き出される清浄エアの風量が調節される。なお、図１で示した第１の実施の形態と同一若しくは類似の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】上記の如く構成された第２の実施の形態のクリーンルーム設備３０は、風量調節回路３４がファン２０の回転数を制御することによって、空気調和機１４から吹き出す清浄エアの風量を、大、中、小の３段階に調節する。
【００２８】まず、吹出風量を小に調節した場合、清浄エアは、比較的低風速で吹き出される。この低風速の清浄エアは、到達距離が短いので、図５（Ａ）に示すように、１番目の気流制御板３２Ａに衝突し、この気流制御板３２Ａの下方において下降流を集中的に形成する。これにより、気流制御板３２Ａの下方領域が集中して浄化される。
【００２９】また、吹出風量を中に調節した場合、清浄エアは、吹出風量を小に調節した場合よりも、少し速い風速で吹き出される。この清浄エアは、図５（Ｂ）に示すように、２番目の気流制御板３２Ｂまで到達し、この気流制御板３２Ｂに衝突して下降流を形成する。このとき、１番目の気流制御板３２Ａには比較的速い速度の清浄エアが衝突するので、気流制御板３２Ａは後方に傾けられる。したがって、１番目の気流制御板３２Ａの下方では下降流があまり発生せず、２番目の気流制御板３２Ｂの下方において下降流が集中して形成され、気流制御板３２Ｂの下方領域が集中して浄化される。
【００３０】また、吹出風量を大に調節した場合、清浄エアは、吹出風量を中に調節した場合よりも、少し速い風速で吹き出される。この清浄エアは、図５（Ｃ）に示すように、３番目の気流制御板３２Ｃまで到達し、この気流制御板３２Ｃに衝突して下降流を形成する。このとき、１番目の気流制御板３２Ａと、２番目の気流制御板３２Ｂには、比較的速い速度のエアが衝突するので、気流制御板３２Ａ、３２Ｂは後方に傾けられる。したがって、気流制御板３２Ａ、３２Ｂの下方では下降流があまり発生せず、３番目の気流制御板３２Ｃの下方において集中して下降流が形成される。これにより、気流制御板３２Ｃの下方領域が集中して浄化される。
【００３１】このように、吹出風量を小にすると第１の気流制御板３２Ａの下方領域が集中的に浄化され、吹出風量を中にすると第２の気流制御板３２Ｂの下方領域が集中的に浄化され、吹出風量を大にすると第３の気流制御板３２Ｃの下方領域が集中的に浄化される。したがって、図６に示すように、風量調節回路３４が清浄エアの吹出風量を小→中→大→中→小と変化させ、これを繰り返すことによって、集中的に浄化される領域が順次変化し、室１２の内部全体が均等に浄化される。
【００３２】このように、第２の実施の形態のクリーンルーム設備３０によれば、衝突するエアの風速によって可動型の気流制御板３２Ａ〜３２Ｃがその姿勢を変えるので、室１２内の所定の領域を集中して浄化することができる。したがって、風量調節回路３４が空気調和機１４から吹き出すエアの風量を順次変化させると、各気流制御板３２Ａ〜３２Ｃに衝突するエアの風速が変化するので、集中的に浄化される領域を順次変えることができる。これにより、室１２の内部に塵埃の滞留域が形成されなくなり、室１２内全体を均等に浄化することができる。
【００３３】また、クリーンルーム設備３０は、第１の実施の形態のクリーンルーム設備１０と同様に、気流制御板３２Ａ〜３２Ｃによって清浄エアを下方に方向転換する構造なので、空気調和機１４から吹き出すエアの風量を大幅に増加させなくても室１２内全体を浄化することができ、クリーンルーム設備３０のコストを削減することができる。また、クリーンルーム設備３０は、空気調和機１４とエアフィルタ２２とを連結するダクトが不要になるので、クリーンルーム設備３０のイニシャルコストを削減することができる。
【００３４】なお、上述した第２の実施の形態では、風量調節回路３４が空気調和機１４から吹き出すエアの風量をステップ的に変化させたが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、清浄エアの吹出風量を正弦波的に変化させると、清浄エアの吹出風量がスムーズに変化するので、室１２内に発生する清浄エアの気流もスムーズに変化する。
【００３５】また、可動型の気流制御板３２Ａ〜３２Ｃは、空気調和機１４から吹き出される清浄エアの風量に応じて、その姿勢を変えるのであればよく、例えば、可撓性を有する板材や布材によって気流制御板３２Ａ〜３２Ｃを形成したり、天井面１２Ｃに回動自在に支持された平板によって気流制御板３２Ａ〜３２Ｃを形成してもよい。
【００３６】さらに、可動型の気流制御板３２Ａ〜３２Ｃの数は、複数に限られるものではなく、１つの気流制御板であってもよい。この場合、気流制御板に衝突する清浄エアの風速を制御することによって、衝突した際の気流制御板の角度を調節し、これによって、気流制御板が方向転換する気流方向を制御する。
【００３７】また、上述した第１及び第２の実施の形態において、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃ、３２Ａ〜３２Ｃとして、通気性を有する部材を用いてもよい。例えば、図８に示す気流制御板４０Ａ〜４０Ｃは、多孔板によって構成されている。したがって、各気流制御板４０Ａ〜４０Ｃに到達した清浄エアの一部は、その気流制御板４０Ａ〜４０Ｃを通過するので、空気調和機１４から吹き出された清浄エアの到達距離が長くなる。これにより、空気調和機１４の吹出風量を減少させることができる。
【００３８】また、第１及び第２の実施の形態の気流制御板２６Ａ〜２６Ｃ、気流制御板３２Ａ〜３２Ｃの設置場所は、天井面１２Ｃに限られるものではなく、空気調和機１４からのエアの吹出方向に配置されていればよい。したがって、図９に示すように、気流制御板４２Ａ〜４２Ｃを吊りボルト（図示せず）等で天井面１２Ｃに懸吊することによって、中空状に配置してもよい。これにより、清浄エアが気流制御板４２Ａ〜４２Ｃの上方にも流れるので、室１２内の上側領域に滞留域が形成されなくなり、室１２内全体の清浄度を向上させることができる。
【００３９】また、気流制御板２６Ａ〜２６Ｃ、３２Ａ〜３２Ｃの平面形状は、上述した第１、第２の実施の形態に限られるものではない。例えば、図１０に示すように、気流制御板４４Ａ〜４４Ｃの平面形状をＶ字状に形成すると、空気調和機１４から吹き出された清浄エアが両側壁１２Ｄ、１２Ｄの方向に広がるので、清浄エアを室１２内により均等に供給することができる。
【００４０】さらに、図１１に示す気流制御板４６Ａ〜４６Ｃは、空気調和機１４から離れるに連れて幅Ｗが大きく形成されている。これにより、後方の気流制御板４６Ｃにも清浄エアが衝突し易くなるので、清浄エアを室１２内に均等に供給することができる。
【００４１】なお、上述した実施の形態は、いずれも空気調和機１４、１４を両側壁１２Ａ、１２Ａに配置した例であるが、これに限定されるものではなく、図１２に示すように、片側の側壁１２Ａにのみ空気調和機１４を設置してもよい。この場合、前述したように、気流制御板４８Ａ〜４８Ｅを多孔板によって構成すると、吹き出されたエアの到達距離が延びて、空気調和機１４から離れた気流制御板４８Ｄ、４８Ｅにも清浄エアが衝突する。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーンルーム設備によれば、空気調和機から吹き出された清浄エアを気流方向制御手段によって方向転換するので、前記清浄エアの吹出風量を大幅に増加させなくても、清浄エアを室内の作業領域に到達させることができる。したがって、本発明によれば、前記作業領域の清浄度を省エネルギ且つ低コストで向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５４５２
【氏名又は名称】日立プラント建設株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２１日（１９９９．９．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３１１６
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９１００５（Ｐ２００１−９１００５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６７４６１ |
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