JP2009202069A - 局所空間の空気清浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のクリーンルームに簡単に採用でき、かつ圧力バランスを損なうことがない、設置スペースが少なくて済む、複数の清浄化空間に対して柔軟に対応可能であるなどの利点を備えた局所空間の空気清浄化装置を提供する。
【解決手段】函体ケーシング２は、高さ寸法及び幅寸法に対して奥行き寸法が小さく設定された薄型の函体ケーシングとされ、奥行き方向の中間位置でケーシング内部を仕切り壁５によって２分し、吸込チャンバ６と給気チャンバ７とを形成するとともに、仕切り壁５の底部に吸込チャンバと給気チャンバとの連通部８を形成し、前記給気チャンバ７内にエアフィルタ４を配設するとともに、前記連通部８に送風機３を配設し、前記函体ケーシング２の上面であって前記吸込チャンバ６側に複数の吸込ダクト９を接続するとともに、前記函体ケーシング２の上面であって前記給気チャンバ７側に複数の給気ダクト１０を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーンルーム、クリーンブース又はクリーンチャンバ等において、局所的により高度の空気清浄空間を形成するための空気清浄化装置に関する。

半導体やフィルムなどの製造工場、精密機械工場、薬品・医薬の製造工場などでは、僅かでも浮遊粒子が存在すると、製造中に製品に付着して製品不良を起こすため、工場全体または作業室全体を必要に応じて清浄な状態に維持し、製品の品質と信頼性に努め、歩留まりを向上させている。このような目的で清浄化した部屋をクリーンルームと言い、非常に高い清浄環境が確保されている。

前記クリーンルームにおいては、空気を清浄な状態に保つために、たとえば天井または一方側壁面に高性能エアフィルタを配設するとともに、床または他方側壁面に多数の空気排出孔を形成し、循環路の途中に循環用ファンを配設し、前記高性能エアフィルタを巡るように空気を循環させている。

空気循環方式には、大別すると、図５に示されるように、クリーンルームＣＲの天井面に高性能エアフィルタ５０，５０…を配設するとともに、この天井裏空間を仕切り、ダクトシャフト（ダクト空間）５１の天井部分（仕切り部分）に中型送風機５２を配設し、クリーンルームＣＲからグレーチング床５３を抜けた空気の一部を冷却コイル５４を通すことにより顕熱を奪った後、ダクトシャフト５１を上昇してくる空気を再び前記中型送風機５２によって前記天井裏空間に供給して空気を循環させるようにしたファンモジュールユニット方式（ＦＭＵ方式）と、図６に示されるように、一体のケーシング内に小型の送風機５５と高性能エアフィルタ５０とを内蔵したファンフィルターユニットをクリーンルームＣＲの天井部分に均一に配設し、この一体型送風機の押込み力により空気を循環させるようにしたファンフィルターユニット方式（ＦＦＵ方式）とがある。

前記クリーンルームにおいては、エア清浄度の向上を図るために、室外からエア清浄フィルタを通して清浄化されたエアを室内に供給し、室内の床面、床下又は壁面下部などで汚染されたエアを集塵ダクトを用いて排気することにより、クリーンルーム内のエア清浄度を上げる方法が採用されている。

例えば、下記特許文献１では、クリーンルームの空気の清浄度を従来より向上させることを目的として、クリーンルームの床面とスラブとの間の機器が設置されている空間内に、ステンレスプレートで形成したリターンダクトを上記機器が設置されている空間に対して仕切って形成するとともに、空間のリターンダクト以外の部分には機器室を相対的に形成し、リターンダクトの上板部には多数の孔を穿設し、スラブには開口部を形成し、室内を通った空気がアセッンブルフロアとスラブとの間の隙間を通ってリターンダクトに入り込み、循環空気が機器室内のバックアップシステムの機器、配管等に接触しないように構成したクリーンルームが開示されている。

また、発塵源が存在する一方で、清浄空気が必要とされる製品の加工場所が存在する場合や、手作業加工空間を清浄化するための設備を増設する場合の最も簡易な方法としては、先ず清浄空気を供給するためのファンフィルタユニットなどを加工場所に設置するとともに、発塵源には別途、集塵機を設置する方法が採用されてきた。
特開平５−１４６６８８号公報

しかしながら、上記特許文献１による方法は、既存のクリーンルームへの適用に当たっては、大掛かりな改造を必要とするため簡単には採用し得ない方法である。一方、後者のファンフィルタユニットと集塵機とを併設する方法は、容易に採用し得るが、清浄空気と集塵機とを併設した場合は、２台のファン動力を用いて空間を換気することになるため、対象とする空間の圧力バランス（給気量と吸引量とのバランス）が崩れ、適切なバランスへ調整する必要がある。また、清浄化の対象空間が増加すると、多数の装置を設置するスペースが必要になるとともに、モータやフィルタのメンテナンス項目が必要以上に増加するなどの問題があった。更には、清浄化が必要となる加工品が、例えばガラス基板などの平板で表裏を有する場合、複数の方向から清浄空気を供給しなければならず、それに対応する分だけファンフィルタユニットが必要となり、設置スペースを取りすぎるなどの問題があった。

他方で、近年は半導体やフィルムなどの製造工場、精密機械工場、薬品・医薬の製造工場などにおける清浄化空間の形成に当たり、エネルギー消費量の削減による生産コストの低減と共に、環境マネジメントシステムの国際規格（ISO14001）に対する関心の高まりによって、エネルギー消費量、発生ＣＯ_２、廃棄物、ＮＯ_Ｘ、ＳＯ_Ｘなどの環境負荷の低減が求められるようになってきた。

そこで本発明の主たる課題は、局所的により高度の空気清浄空間を形成するための装置であって、既存のクリーンルームなどに簡単に採用でき、かつ圧力バランスを損なうことがない、設置スペースが少なくて済む、複数の清浄化空間に対して柔軟に対応可能である、メンテナンスが容易である、更には環境負荷の低減が可能であるなどの利点を備えた局所空間の空気清浄化装置を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、函体ケーシング内に送風機とエアフィルタとを内蔵した局所空間の空気清浄化装置であって、
前記函体ケーシングは、高さ寸法及び幅寸法に対して奥行き寸法が小さく設定された薄型の函体ケーシングとされ、奥行き方向の中間位置でケーシング内部を仕切り壁によって２分し、吸込チャンバと給気チャンバとを形成するとともに、仕切り壁の底部に吸込チャンバと給気チャンバとの連通部を形成し、前記給気チャンバ内にエアフィルタを配設するとともに、前記連通部に送風機を配設し、前記函体ケーシングの上面であって前記吸込チャンバ側に複数の吸込ダクトを接続するとともに、前記函体ケーシングの上面であって前記給気チャンバ側に複数の給気ダクトを接続したことを特徴とする局所空気の清浄化装置が提供される。

上記請求項１記載の発明は、函体ケーシングの奥行き方向の中間位置でケーシング内部を仕切り壁によって２分し、吸込チャンバと給気チャンバとを形成するとともに、仕切り壁の底部に吸込チャンバと給気チャンバとの連通部を形成し、前記給気チャンバ内にエアフィルタを配設するとともに、前記連通部に送風機を配設し、前記函体ケーシングの上面であって前記吸込チャンバ側に複数の吸込ダクトを接続するとともに、前記函体ケーシングの上面であって前記給気チャンバ側に複数の給気ダクトを接続した装置である。

従って、既存のクリーンルームに簡単に採用することができる。また、１台のファン動力を用いて、清浄空気の供給と集塵とができるようにしたことによって、環境負荷の低減が可能になるとともに、対象とする空間の圧力バランスを崩すことなく、効率的な局所換気が可能となる。１台の清浄化装置に複数の吸込ダクトと、複数の給気ダクトとを接続したため、複数の局所空間に対して同時的に、清浄空気の供給と集塵をすることが可能になる。例えば、加工品の表裏などを１台の装置で清浄化することが可能となる。また、ぞれぞれの局所空間の圧力バランス調整のために、各ダクトの空気量を後述の空気量調整用ダンパによって調整しても、１台の送風機で給排気を行っているため、対象空間全体のエアバランスが崩れることが無くなる。更に、１台のファンフィルタユニットを設置できるスペースがあれば良いため、設置面積も少なくて済むとともに、１台のファンフィルタユニットのモータとフィルタのみのメンテナンスで足りるためメンテナンス作業が半分で済むようになる。

請求項２に係る本発明として、前記吸込ダクトの接続部及び前記給気ダクトの接続部にそれぞれ、空気量調整用ダンパを配設してある請求項１記載の局所空気の清浄化装置が提供される。

上記請求項２記載の発明は、前記吸込ダクトの接続部及び前記給気ダクトの接続部にそれぞれ、空気量調整用ダンパを配設し、空気量を調整可能としたものである。複数の局所空間において、それぞれ供給・排気バランスを調整する場合には、それぞれのダクトの空気量調整用ダンパにより調整することが可能となる。

請求項３に係る本発明として、前記送風機の出側と入側とに夫々、粗塵フィルタを配設してある請求項１、２いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項３記載の発明は、送風機の出側と入側とに夫々、プレフィルタを配設することにより、送風機から発塵対策を施したものである。

請求項４に係る本発明として、前記エアフィルタの出側と入側との差圧を計測する差圧計を配設するとともに、差圧異常を検出した際の警報発生手段及び／又は緊急停止手段を備えている請求項１〜３いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項４記載の発明は、排気側から空気が逆流するのを防止するために、エアフィルタの出側と入側との差圧を計測する差圧計を配設するとともに、差圧異常を検出した際の警報発生手段及び／又は緊急停止手段を備えるようにしたものである。

請求項５に係る本発明として、前記ダクトは、フレキシブルホースが使用されている請求項１〜４いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項５記載の発明は、ダクトとしてフレキシブルホースを用いたものである。従って、前記ダクトの集塵口を発塵源近傍に臨ませて設置するのが容易となる。

請求項６に係る本発明として、前記函体ケーシングは、移動用キャスターによって移動可能としてある請求項１〜５いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置が提供される。

上記請求項６記載の発明は、函体ケーシングの下面に移動キャスターを取り付けることによって、クリーンルーム内を簡単に移動可能となる。

以上詳説のとおり本発明によれば、既存のクリーンルームに簡単に採用でき、かつ圧力バランスを損なうことがない、設置スペースが少なくて済む、複数の清浄化空間に対して柔軟に対応可能である、メンテナンスが容易である、更には環境負荷の低減が可能であるなどの利点を備えた局所空間の空気清浄化装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔第１形態例〕
図１は本発明の第１形態例に係る局所空間の空気清浄化装置１の縦断面図である。

前記空気清浄化装置１は、函体ケーシング２内に送風機３とエアフィルタ４とを内蔵した局所空間の空気清浄化装置である。具体的には、図１に示されるように、前記函体ケーシング２は、高さ寸法Ｈ及び幅寸法（紙面直交方向）に対して奥行き寸法Ｄが小さく設定された薄型の函体ケーシングとされ、奥行き方向の中間位置でケーシング内部を仕切り壁５によって２分し、吸込チャンバ６と給気チャンバ７とを形成するとともに、仕切り壁５の底部に吸込チャンバ６と給気チャンバ７との連通部８を形成し、前記給気チャンバ７内にエアフィルタ４を配設するとともに、前記連通部８に送風機３を配設し、前記函体ケーシング２の上面であって前記吸込チャンバ６側に複数の吸込ダクト９，９…を接続するとともに、前記函体ケーシング２の上面であって前記給気チャンバ７側に複数の給気ダクト１０，１０…を接続したものである。

以下、更に具体的に詳述する。

前記函体ケーシング２は、高さ寸法Ｈ及び幅寸法（紙面直交方向）に対して奥行き寸法Ｄが小さく設定された薄型の函体ケーシングとされる。具体的寸法は任意であるが、可搬性及び設置スペースなどを考慮する場合は、前記高さ寸法としては600〜1500mm、幅寸法としては400〜1000mm、前記奥行き寸法Ｄとしては、200〜300mm程度とするのが良い。前記函体ケーシング２の下面には、移動用キャスター２０を取り付けることによって簡単に移動可能としてある。

前記送風機３としては、前記函体ケーシング２に収容可能であれば、任意の送風機、たとえば多翼送風機、ターボ送風機、リミットロード送風機などの遠心送風機や、プロペラ送風機などの軸流送風機などを使用することができるが、これらの内、ユニット全体の小型化を重視する場合には、多翼送風機やプロペラ軸流送風機などが好適に使用される。なお、符合１１は前記送風機３の制御器（回転数制御、オンオフ制御等）である。図示例のように、前記送風機３の空気流入側にプレフィルタ１２を設けることもできるし、空気吹出側に吸音装置などを設け消音化を図ることもできる。

前記エアフィルタ４としては、通常的にクリーンルームで使用されている、DOP試験法でDOPの0.3μｍの粒子に対して99.97％以上の捕集効率を持つHEPAフィルターが好適に使用される。

前記函体ケーシング２の内部は、奥行き方向の中間位置でケーシング内部を仕切り壁５によって２分し、吸込チャンバ６と給気チャンバ７とを形成するとともに、仕切り壁５の底部に吸込チャンバ６と給気チャンバ７との連通部８を形成する。すなわち、高さ及び幅からなる面方向に沿って、函体ケーシング２の内部を２分して、下向き流路となる吸込チャンバ６と、上向き流路となる給気チャンバ７とを隣接して形成する。

そして、前記給気チャンバ７内にエアフィルタ４を、図示されるように斜めに配設するとともに、前記連通部８に送風機３を配設する。また、前記函体ケーシング２の上面であって前記吸込チャンバ６側に複数の、図示例では４本の吸込ダクト９、９…を接続するとともに、前記函体ケーシング２の上面であって前記給気チャンバ７側に複数の、図示例では４本の給気ダクト１０，１０…を接続する。そして、前記吸込ダクト９、９…の接続部及び前記給気ダクト１０，１０…の接続部にはそれぞれ、空気量調整用ダンパ１３を配設して、流通空気量を調節可能とする。

前記ダクト９，１０は、図示例では可撓性を有するフレキシブルホースが使用されている。もちろん、鋼ダクトであってもよいが、鋼ダクトの場合は、清浄化装置１の設置箇所との相対的な位置関係に応じて、前記ダクトの集塵口を発塵源近傍に臨ませるように個別に製作する必要があるのに対して、フレキシブルホースを使用した場合には、発塵箇所の変更に対して柔軟に対応できるようになる。

〔第２形態例〕
図２に示される第２形態例に係る空気清浄化装置１’は、上記第１形態例に対して、送風機から発塵対策と、排気側から空気逆流防止対策を施したものである。

具体的には、発塵対策として、前記送風機３の出側と入側とに夫々、プレフィルタ１３、１４を配設したものである。使用するプレフィルタ１３，１４としては、高密度不織布フィルターなどからなる粗塵フィルタや中性能フィルタを使用するのが望ましい。性能低下を防止する点では粗塵フィルタが望ましいが、発塵対策の万全を期すには中性能フィルタを使用するのが望ましい。

前記空気逆流防止対策としては、エアフィルタ４の出側と入側との差圧を計測する差圧計１５を配設するとともに、差圧異常を検出した際の警報発生手段及び／又は緊急停止手段１７を備えるようにしたものである。なお、符合１６は、コントローラである。一般的には排気側への逆流は考え難いが、チャンバの連結部からろ過されずに漏出する空気があると推測されるため、上記空気逆流防止対策を施しておくことが望ましい。

〔他の形態例〕
(1)上記空気清浄化装置１、１’は、クリーンルーム以外に、クリーンブース又はクリーンチャンバなどに対しても適用が可能である。

〔使用方法例〕
前述した空気清浄化装置１，１’の使用例について幾つかの例を述べる。

前記空気清浄化装置１、１’は、例えばクリーンルーム内にライン上を流れる製造設備がある場合、前記複数の前記吸込ダクト９，９…を複数の発塵源近傍にそれぞれ臨ませるように設置する一方、前記複数の給気ダクト１０，１０…の吹出口を複数の局所清浄化空間にそれぞれ臨ませるように設置して使用する。

上記使用方法以外に、例えば図３(A)に示されるように、加工チャンバ２１内をやや陽圧に調整したい場合は、それぞれ４本づつある吸込ダクト９，９…と給気ダクト１０，１０…の内、４本の給気ダクト１０，１０…を加工チャンバ２１内に給気し、吸込ダクト９，９…の内の３本を加工チャンバ２１内に臨ませ、残る１本を加工チャンバ２１の外部に臨ませるようにする。また、図３(A)に示されるように、加工チャンバ２１内をやや陰圧に調整したい場合は、４本の吸込ダクト９，９…を加工チャンバ２１内に臨ませ、給気ダクト１０，１０…の内、３本の加工チャンバ２１内に臨ませ、残る１本を加工チャンバ２１の外部に臨ませるようにする。

更に、図４に示されるように、加工チャンバ２１内で、局所空間(1)(3)をやや陽圧に調整し、局所空間(2)をやや陰圧に、局所空間(4)を等圧に調整した場合は、空気量調整用ダンパ１３の開度を下記のように調節すればよい。
局所空間(1)：Ｓ１＞Ｒ１
局所空間(2)：Ｓ２＜Ｒ２
局所空間(3)：Ｓ３＞Ｒ３
局所空間(4)：Ｓ４＝Ｒ４
この場合でも、給気と吸込の総量は同量であるため、加工チャンバ２１内の差圧は０となる。なお、加工チャンバ２１内の圧力バランスを変えたい場合は、図３に示される方法で調整する。

本発明の第１形態例に係る局所空間の空気清浄化装置１の縦断面図である。 本発明の第２形態例に係る局所空間の空気清浄化装置１’の縦断面図である。 空気清浄化装置１，１’の他の使用方法例（その１）を示す、(A)は加工チャンバ２１内をやや陰圧にしたい場合、(B)は加工チャンバ２１内をやや陽圧にしたい場合の概略図である。 空気清浄化装置１，１’の他の使用方法例（その２）を示す概略図である。 従来のファンモジュールユニット方式（ＦＭＵ方式）のクリーンルーム構造を示す概略図である。 従来のファンフィルターユニット方式（ＦＦＵ方式）のクリーンルーム構造を示す概略図である。

符号の説明

１…空気清浄化装置、２…函体ケーシング、３…送風機、４…エアフィルタ、５…仕切り壁、６…吸込チャンバ、７…給気チャンバ、８…連通部、９…吸込ダクト、１０…給気ダクト、１３…空気量調整用ダンパ、１５…差圧計、１７…警報発生手段及び／又は緊急停止手段

Claims (6)

1. 函体ケーシング内に送風機とエアフィルタとを内蔵した局所空間の空気清浄化装置であって、
   前記函体ケーシングは、高さ寸法及び幅寸法に対して奥行き寸法が小さく設定された薄型の函体ケーシングとされ、奥行き方向の中間位置でケーシング内部を仕切り壁によって２分し、吸込チャンバと給気チャンバとを形成するとともに、仕切り壁の底部に吸込チャンバと給気チャンバとの連通部を形成し、前記給気チャンバ内にエアフィルタを配設するとともに、前記連通部に送風機を配設し、前記函体ケーシングの上面であって前記吸込チャンバ側に複数の吸込ダクトを接続するとともに、前記函体ケーシングの上面であって前記給気チャンバ側に複数の給気ダクトを接続したことを特徴とする局所空気の清浄化装置。
2. 前記吸込ダクトの接続部及び前記給気ダクトの接続部にそれぞれ、空気量調整用ダンパを配設してある請求項１記載の局所空気の清浄化装置。
3. 前記送風機の出側と入側とに夫々、プレフィルタを配設してある請求項１、２いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置。
4. 前記エアフィルタの出側と入側との差圧を計測する差圧計を配設するとともに、差圧異常を検出した際の警報発生手段及び／又は緊急停止手段を備えている請求項１〜３いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置。
5. 前記ダクトは、フレキシブルホースが使用されている請求項１〜４いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置。
6. 前記函体ケーシングは、移動用キャスターによって移動可能としてある請求項１〜５いずれかに記載の局所空間の空気清浄化装置。

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