JP7052540B2

JP7052540B2 - Ｅｆｅｍ及びｅｆｅｍへの乾燥空気の導入方法

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Publication number: JP7052540B2
Application number: JP2018088728A
Authority: JP
Inventors: 勉岡部
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-05-02
Also published as: JP2019195024A

Description

本発明は、半導体工場内において、搬送容器内から処理室へウエハを搬送するＥＦＥＭ及びＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法に関する。

半導体の製造工程では、フープ（ＦＯＵＰ）やフォスビ（ＦＯＳＢ）等と呼ばれるウエハ搬送容器を用いて、各処理装置の間のウエハの搬送が行われる。また、このようなウエハ搬送容器から処理室へウエハを搬送する際に、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）が用いられる。ＥＦＥＭは、ミニエンバイロメント等と呼ばれる、工場内の環境より清浄な空間を形成し、この空間を介して、ウエハ搬送容器と処理室との間でウエハを搬送する。したがって、ウエハが露出する環境は、ウエハ搬送容器から処理室までの搬送中においても清浄に維持され、酸化等からウエハを保護することができる（特許文献１等参照）。

また、近年では、ＥＦＥＭの内部で気体を循環させることのできる循環型のＥＦＥＭも提案されている。循環型のＥＦＥＭは、たとえば窒素等の置換ガスをＥＦＥＭ内部で循環させることにより、ガスの消費量を減少させることができる。

特開平１０－３４０８７４号公報

しかしながら、従来のＥＦＥＭは、メンテナンス等の理由によりＥＦＥＭのドアを開いて工場内の気体がＥＦＥＭ内に流入した場合、再度通常運転に復帰する際にＥＦＥＭの内部の湿度を迅速に低下させることができず、メンテナンス等に伴うＥＦＥＭの可動停止時間が長いという問題を有している。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、一時的に工場内の気体が内部に流入して湿度が上昇する状態を経た後であっても、ＥＦＥＭの内部の湿度を迅速に低下させることが可能なＥＦＥＭ及びＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法を提供することである。

本発明に係るＥＦＥＭは、
乾燥空気を導入する乾燥空気導入口を備える第１室と、
前記第１室の下方に接続しており、外部への開放ドアを備える第２室と、
前記第１室と前記第２室との間で循環気流を形成する気流形成部と、
前記第２室から前記第２室の気体を排出する気体排出部と、を有しており、
前記第１室及び前記第２室には、前記循環気流の形成時に下降気流が生じる下降気流部と、前記循環気流の形成時に上昇気流が生じる上昇気流部と、があり、
前記下降気流部にはフィルタが設けられており、
前記気体排出部は前記上昇気流部に設けられており、前記上昇気流部における前記気体排出部より上方には、前記フィルタよりも通気抵抗が高い通気抵抗部が、設けられている。

本発明に係るＥＦＥＭは、上昇気流部であって気体排出部の上方に通気抵抗部が設けられており、通気抵抗部が気体の移動を制限することにより、第１室に導入される乾燥空気を、下降気流部に設けられるフィルタへ、効果的に導くことができる。また、このようなＥＦＥＭは、第２室に乾燥していない空気が流入した場合であっても、そのような乾燥していない空気がＥＦＥＭの第１室と第２室との間を循環してフィルタに流入することを防ぐことができる。したがって、このようなＥＦＥＭでは、ＥＦＥＭの第２室に工場内の乾燥していない空気が流入した場合にも、そのような空気がフィルタへ向かうことが防止され、フィルタへの水分の付着を防止することができる。これにより、本発明に係るＥＦＥＭは、一次的にＥＦＥＭの第２室の湿度が上昇しても、湿った空気の流入を遮断した後は迅速に湿度を低下させることができ、メンテナンス等から通常運転に復帰するまでの稼働停止時間を短縮することができる。

また、たとえば、前記通気抵抗部は、前記フィルタよりも通気抵抗の高い第２フィルタを有してもよい。

通気抵抗部として第２フィルタを用いるＥＦＥＭは、第２フィルタが循環気流の形成を適切に制限することができる。

また、たとえば、本発明に係るＥＦＥＭは、前記上昇気流部に配置されており、前記上昇気流部における上昇気流の強さを変化させることにより前記通気抵抗部の通気状態を変更可能である第２気流形成部を有してもよい。

第２気流形成部を有するＥＦＥＭは、通気抵抗部である第２のフィルタが固定されたままであっても、上昇気流部における上昇気流の強さを変化させることによって、第２フィルタの通気量を変えることができる。また、第２気流形成部は、上昇気流部における上昇気流の強さを強めることによって第２フィルタの通気量を増加させ、気流形成部による循環気流の形成を補助することができる。

また、たとえば、前記通気抵抗部は、前記通気抵抗部を介して前記第２室から前記第１室へ気体が移動可能な状態と、前記通気抵抗部を介して前記第２室から前記第１室へ気体が移動できない状態とで、前記通気抵抗部の通気状態を切り換え可能なバルブを有してもよい。

通気抵抗部としては、第２フィルタではなく、閉鎖時において気流を通過させないバルブを用いることも可能である。

本発明に係るＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法は、
乾燥空気導入口から第１室に乾燥空気を導入する導入ステップと、
前記第１室および前記第１室の下方に接続する第２室において、下降気流が形成される下降気流部に設けられるフィルタにおける前記乾燥空気の通気量が、上昇気流が生じる上昇気流部に設けられる通気抵抗部における前記乾燥空気の通気量より多い状態である非循環状態として、前記上昇気流部における前記通気抵抗部の下方で前記第２室に接続する気体排出部から、前記第２室の気体を排出する排出ステップと、を有する。

本発明に係るＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法によれば、非循環状態で乾燥空気を導入することにより、下降気流部に設けられるフィルタへ、乾燥空気を効果的に導くことができる。また、気体排出部は、上昇気流部における通気抵抗部の下に設けられているため、このような乾燥空気の導入方法によれば、第２室に乾燥していない空気が流入した場合であっても、そのような乾燥していない空気は通気抵抗部を通過することを妨げられ、気体排出部から円滑に排出される。したがって、このような乾燥空気の導入方法によれば、ＥＦＥＭの第２室に工場内の乾燥していない空気が流入した場合にも、そのような空気がフィルタへ向かうことが防止され、フィルタへの水分の付着を防止することができる。

また、たとえば、本発明に係るＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法は、前記第１室と前記第２室との間で循環気流を形成する気流形成部の駆動を停止する停止ステップを、さらに有してもよい。

このような乾燥空気の導入方法は、気流形成部の駆動を停止して乾燥空気の導入を行うことにより、第２室に乾燥していない空気が流入した場合であっても、乾燥していない空気は効果的に気体排出部に導かれ、フィルタに乾燥していない空気が流入することを防止できる。

また、たとえば、前記排出ステップでは、前記上昇気流部に配置されており上昇気流の強さを変化させる第２気流形成部の駆動を停止して、前記通気抵抗部の通気量を抑制し、前記非循環状態を形成してもよい。

このようなＥＦＥＭでは、前記通気抵抗部としてそれ自体が通気状態を切り換えできない第２フィルタ等を用いているような場合であっても、第２気流形成部の駆動を停止させることによって通気抵抗部の通気量を抑制し、ＥＦＥＭ内を適切に非循環状態とすることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭの循環気流の形成状態を表す概略図である。図２は、図１に示すＥＦＥＭの乾燥空気導入時における乾燥空気の気流を表す概念図である。図３は、変形例に係るＥＦＥＭの乾燥空気導入時における乾燥空気の気流を表す概念図である。図４は、第２室内の湿度の時間変化およびフィルタ中の水分量の時間変化を、図１に示すＥＦＥＭと従来のＥＦＥＭとの間で比較した概念図である。図５は、図１に示すＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法の一例を表すフローチャートである。図６は、本発明の第２実施形態に係るＥＦＥＭの循環気流の形成状態を表す概略図である。図７は、図６に示すＥＦＥＭの乾燥空気導入時における乾燥空気の気流を表す概念図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭ５０の概略図であり、ＥＦＥＭ５０（イーフェム、Equipment Front End Module）は、半導体工場において、ウエハを搬送するウエハ搬送容器であるフープ（不図示）と、ウエハに対して処理を行う処理室（不図示）との間で、ウエハを受け渡すために用いられる装置である。

ＥＦＥＭ５０は、ミニエンバイロメントと呼ばれる清浄空間を内部に形成する第２室６４を有しており、フープに収納されたウエハは、第２室６４を通って処理室に搬送される。なお、図１には現れていないが、ＥＦＥＭ５０は、フープを設置する載置台や、フープ内部と第２室６４とを気密に接続するためのドア等を有するロードポート装置を有する。

図１における矢印９０は、ＥＦＥＭ５０の第２室６４においてウエハの搬送等が行われる通常運転状態において、ＥＦＥＭ５０内に形成される循環気流の状態を表したものである。本実施形態に係るＥＦＥＭ５０では、第２室６４の上方（第２室６４を１階部分とすれば２階部分）に設けられた第１室５４を介して、第１室５４の下方に接続する第２室６４に、置換ガスとしての窒素ガスが導入される。

図１に示すように、第１室５４と第２室６４との間には２つの連通部である第１連通部５８と、第２連通部７０とが設けられており、第１連通部５８及び第２連通部７０は、第１室５４と第２室６４とを接続する。

通常運転状態では、第１室５４及び第２室６４に導入された窒素ガスは、第１連通部５８及び第２連通部７０を介して移動し、図１において矢印９０で示されるように、第１室５４と第２室６４との間を循環する循環気流を形成する。フープと処理室との間のウエハの搬送は、図１に示すように第１室５４と第２室６４とを循環する窒素ガスの循環気流を形成した状態で行われる。

ＥＦＥＭ５０は、第１室５４及び第２室６４の他に、ガス導入口５２、乾燥空気導入口５３、気流形成部６０、フィルタ６２、通気状態変更部７４、気体排出部６８、開放ドア８０等を有する。また、図１には現れないが、ＥＦＥＭ５０は、第２室６４に設けられておりウエハを搬送するための搬送ロボットや、フープと第２室６４とを接続するためのロードポート装置等を有する。

図１に示すように、第１室５４は、窒素ガスを導入するガス導入口５２と、乾燥空気を導入する乾燥空気導入口５３とを備える。ガス導入口５２は、第１室５４の側壁部又は天井部に設けられており、第１室５４には、ガス導入口５２により、置換ガスである窒素ガスが導入される。ガス導入口５２には、導入流路を介して不図示の窒素ガスタンク等から、窒素ガスが供給される。なお、置換ガスは、窒素ガス以外の他の不活性ガスであってもよい。また、乾燥空気導入口５３については、図２を用いて後ほど述べる。

図１に示すように、第１室５４は、第２室６４の上方に接続しており、第１室５４は、第２室６４の直上に配置されている。第１室５４の広さは、特に限定されないが、たとえば、図２に示す例では、第１室５４の高さ方向の長さは、下方にある第２室６４より短く、第１室５４の上方からの投影面積は、下方にある第２室６４と同じである。第１室５４の空間を第２室６４の空間より狭くすることで、効率的にフィルタ６２に置換ガスや乾燥空気を送ることができるとともに、ＥＦＥＭ５０のサイズが大きくなることを防止できる。

図１に示すように、第２室６４は、第１室５４の下方に接続している。図１に示すように、第２室６４は、人が出入り可能な開放ドア８０を備える。開放ドア８０にはロック機構が備えられており、ロック機構によるロックが解除されることにより、メンテナンス等を行う人８２が、開放ドア８０を開放して第２室６４の中に入ることができる（図２参照）。開放ドア８０のロック機構は、図示しない制御部によって制御されており、たとえば、制御部は、第２室６４内の酸素濃度が所定値以上の場合に、開放ドア８０のロックを解除する。

第２室６４は、第２室６４の湿度を測定する湿度計６５と、第２室６４の酸素濃度を測定する酸素濃度計６６とを備える。また、第２室６４には、圧力計など他の計測器が備えられていてもよい。

図１に示すように、第２室６４は、ウエハ等を搬送する領域である第２進行領域６４ａと、リターンダクトで構成される第２戻り領域６４ｂとを有する。第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂとは、水平方向に並べて配置されており、いずれも第１室５４の下方に接続している。第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂとは、第２室６４の天井部分から下方に延びる中間壁６９によって仕切られている。中間壁６９の下方には、第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂの互いの下部を繋ぐ下部連通部６７が形成されており、第２戻り領域６４ｂは、第２進行領域６４ａに対して、下部連通部６７を介して連通している。

図１に示すような循環気流の形成時には、第２室６４の第２進行領域６４ａには下降気流が生じ、第２戻り領域６４ｂには上昇気流が生じる。また、第１室５４は、第２進行領域６４ａの上方に接続する第１進行領域５４ａと、第２戻り領域６４ｂの上方に接続する第１戻り領域５４ｂを有している。図１において矢印９０で示されるように、循環気流は、第１進行領域５４ａ、第２進行領域６４ａ、第２戻り領域６４ｂ、第１戻り領域５４ｂ、第１進行領域５４ａ・・・の順番で、第１室５４と第２室６４とを循環する。

図１に示すように、第１室５４と第２室６４とは、第１連通部５８と第２連通部７０とを介して接続されている。第１連通部５８では、循環気流の形成時に、第１室５４から第２室６４へ向かう気流（下降気流）が生じる。第１連通部５８には、第１室５４と第２室６４との間で循環気流を形成する気流形成部６０と、フィルタ６２が設けられている。

気流形成部６０は、送風ファン６１及び送風ファン６１を駆動する駆動部を有しており、図示しない制御部からの制御を受けて送風ファン６１を回転させ、図１に示す循環気流をＥＦＥＭ５０の内部に形成する。気流形成部６０は、第２室６４の第２進行領域６４ａにダウンフローを形成することにより、第２室６４内に浮遊するパーティクルを低減させ、第２室６４における第２進行領域６４ａの清浄度を高めることができる。また、気流形成部６０は、さらに第２室６４の第２戻り領域６４ｂを上昇したのち第２連通部７０を通過して第１室５４に戻り、さらに第１室５４の第１戻り領域５４ｂ及び第１進行領域５４ａを通って第１連通部５８に戻る循環気流を形成することにより、ガス導入口５２よりＥＦＥＭ５０に補充される窒素ガスの消費量を抑制することができる。

フィルタ６２は、第１室５４及び第２室６４内の気体に含まれるパーティクルや、所定の成分を除去することにより、ＥＦＥＭ５０内の清浄度を高める。フィルタ６２としては、たとえばパーティクル除去フィルタとケミカルフィルタとを組み合わせたものが挙げられるが、特に限定されない。第１連通部５８に備えられる気流形成部６０とフィルタ６２は、気流形成部６０の送風ファン６１とフィルタ６２とが一体となったファンフィルタユニット（ＦＦＵ）であってもよく、気流形成部６０とフィルタ６２とが別体であってもよい。気流形成部６０とフィルタ６２とが別体である場合、たとえば気流形成部６０の送風ファン６１は、第１室５４の天井部等に配置することができる。

図１に示すように、第２連通部７０では、循環気流の形成時に、第２室６４から第１室５４へ向かう気流（上昇気流）が生じる。第２連通部７０には、第２連通部７０の通気状態を変更する通気状態変更部７４が設けられている。通気状態変更部７４は、第２連通部７０を介して第２室６４から第１室５４へ気体が移動可能な状態（図１参照）と、第２連通部７０を介して第２室６４から第１室５４へ気体が移動できない状態（図２参照）とで、第２連通部７０の通気状態を切り換え可能なバルブ７５を有する。バルブ７５としては、第２連通部７０を遮蔽および開放し、第２連通部７０の通気量を調整できるバタフライバルブや、ゲートバルブなどが挙げられるが、他のバルブやシャッター等であっても構わない。

図２は、図１に示すＥＦＥＭ５０の乾燥空気導入時における乾燥空気の気流を表す概念図である。図２に示すように、第１室５４の側壁又は天井部には、乾燥空気導入口５３が設けられており、乾燥空気導入口５３を介して、第１室５４内に乾燥空気が導入される。ＥＦＥＭ５０が通常運転状態である場合は、図１に示すようにＥＦＥＭ内は窒素ガスで満たされているが、たとえばメンテナンス時のように、人８２がＥＦＥＭ５０の第２室６４に入る必要が生じた場合等には、図２に示すようにＥＦＥＭ５０内への乾燥空気の導入が行われる。乾燥空気の湿度は、０～１０％が好ましく、０～５％程度がさらに好ましい。なお、乾燥空気は、ドライエア、ＣＤＡ（clean dry air）、クリーンドライエア、またはドライエアと呼ばれ場合がある。

図２に示す状態では、通気状態変更部７４のバルブ７５が、第２連通部７０を遮蔽しており、第１室５４と第２室６４とは、第１連通部５８のみを介して接続されている。また、乾燥空気導入時には、気流形成部６０の駆動は停止されているが、第２連通部７０を遮蔽した状態において乾燥空気導入口５３から継続的に第１室５４に乾燥空気が導入されることにより、乾燥空気は、フィルタ６２が備えられる第１連通部５８へ導かれ、フィルタ６２を介して第２室６４の第２進行領域６４ａに流入する。さらに、第２室６４の第２進行領域６４ａに流入した乾燥空気は、第２進行領域６４ａを下降したのち下部連通部６７を通過して第２戻り領域６４ｂに入り、第２戻り領域６４ｂを上昇したのち気体排出部６８から排出される。

気体排出部６８は、第２室６４から第２室６４の気体を排出する。気体排出部６８からは、図２に示すように乾燥空気導入口５３からＥＦＥＭ５０に導入された乾燥空気や、図１に示すようにガス導入口５２から導入された窒素ガスや、開放ドア８０から第２室６４に流入した工場内の空気等が排出される。図１に示す循環気流の形成時には、気体排出部６８からの気体の排出は停止されていてもよく、また、ガス導入口５２からのガスの供給量に相当する量の気体を、気体排出部６８から排出してもよい。また、図２に示す非循環状態では、乾燥空気導入口５３からの乾燥空気の供給量に相当する量の気体を、気体排出部６８から排出してもよい。

気体排出部６８は、第２室６４の第２戻り領域６４ｂに接続しており、気体排出部６８の第２室６４への接続位置は、第１連通部５８より第２連通部７０に近い。図２に示すように通気状態変更部７４により遮蔽される第２連通部７０は、第１室５４に備えられる乾燥空気導入口５３より下方であって、第２室６４に接続される気体排出部６８より上方に位置する。本実施形態に係る気体排出部６８は、ファンのような送風手段を有しない自然排気機構であるが、気体排出部６８としては、送風手段を有する強制排出機構であってもよい。

図５は、図１及び図２に示すＥＦＥＭ５０において実施されるＥＦＥＭ５０への乾燥空気の導入方法の一例を表すフローチャートである。図５におけるステップＳ００１から開始される乾燥空気の導入方法は、たとえば図１に示すように、ＥＦＥＭ５０内が窒素ガスで満たされている通常運転を実施している時に開始される。

図５に示すステップＳ００１では、ガス導入口５２から第１室５４に窒素ガスを導入する窒素ガス導入ステップを終了する。ステップＳ００１より前の通常運転時には、酸素濃度の上昇防止や、置換ガスの入れ替えなどのために、必要に応じてガス導入口５２から第１室５４へ窒素ガスが供給される。しかし、乾燥空気の導入時には、窒素ガスの導入は必要ないため、図５のステップＳ００１以降、ステップＳ００９において窒素ガスの導入が再び開始されるまでの間、ＥＦＥＭ５０内への窒素ガスの導入は停止される。

図５に示すステップＳ００２では、図１に示す第１室５４と第２室６４との間で循環気流を形成する気流形成部６０の駆動を停止する停止ステップが行われる。具体的には、図示しない制御部が気流形成部６０の駆動を停止することにより、気流形成部６０の送風ファン６１の回転が停止する。

図５に示すステップ００３では、ＥＦＥＭ５０が非循環状態になるように第２連通部７０の通気状態を変更する第１変更ステップを実施する。より具体的には、図示しない制御部が通気状態変更部７４のバルブ７５を駆動し、図１に示すようにバルブ７５が第２連通部７０を遮蔽しない状態から、図２に示すようにバルブ７５が第２連通部７０を遮蔽する状態に変更することにより、第２連通部７０の通気状態を変更する。

図１に示すように、第１室５４と第２室６４との間で循環気流が形成される通常運転状態では、第１連通部５８における気体（窒素ガス）の通気量は、第２連通部７０における気体（窒素ガス）の通気量と概ね同様である。これに対して、図２に示すようにＥＦＥＭ５０が非循環状態になると、フィルタ６２が設けられる第１連通部５８における気体（乾燥空気）の通気量は、第２連通部７０における気体（乾燥空気）の通気量より多くなり、特に、非循環状態では、気体（乾燥空気）が第２連通部７０を通過できない状態となることが好ましい。

図５に示すステップＳ００４では、乾燥空気導入口５３から第１室５４に乾燥空気を導入する導入ステップを開始する。ステップＳ００３において第２連通部７０がバルブ７５によって遮蔽されているため、第１室５４に導入された乾燥空気は、図２に示すように、第１連通部５８のフィルタ６２へ向かって流れ、さらに乾燥空気がフィルタ６２を通過して第２室６４に流入することにより、第１室５４及び第２室６４には、矢印９２で示されるような乾燥空気の気流が形成される。

図５に示すステップＳ００５では、気体排出部６８から第２室６４の気体を排出する排出ステップが開始される。気体排出部６８が排気用ファン等を使用する強制排気ではなく、自然排気を行う場合には、排出ステップは、ステップＳ００４によって乾燥空気の導入が開始され、さらに第１室５４の気体が第２室６４に流入し始めることに連動して開始される。気体排出部６８からは、通常運転時に第１室５４及び第２室６４を満たしていた窒素ガスや、導入ステップによってＥＦＥＭ５０内に導入されフィルタ６２を通過した乾燥空気が排出される。

乾燥空気を第１室５４内に導入する導入ステップと、第２室６４から第２室６４の気体を排出する排出ステップが継続されることにより、第１室５４及び第２室６４内の気体は、窒素ガスから乾燥空気へ置き換えられ、これに伴い第２室６４の酸素濃度が上昇する。

図５に示すステップＳ００６では、開放ドア８０のロックを解除する解除ステップを行う。解除ステップでは、図示しない制御部がロック機構を駆動し、開放ドア８０のロックを解除する。ステップＳ００６の解除ステップが行われることにより、メンテナンスを行う人８２（メンテナンス作業者）は、外部から開放ドア８０を開放することが可能になる。この際、本実施形態に係るＥＦＥＭ５０の制御部は、ＥＦＥＭ５０が非循環状態であって、かつ、乾燥空気を第１室５４内に導入する導入ステップが継続中であるという条件を満足するときに、開放ドア８０のロックを解除する。また、ＥＦＥＭ５０の制御部は、安全確保のために、第２室６４に備えられる酸素濃度計６６の検出値を確認し、酸素濃度が所定値以上であるという条件を、先述の条件に加えてさらに満足するときに、開放ドア８０のロックを解除する。

開放ドア８０のロックが解除された後、メンテナンスを行う人８２は開放ドア８０を開閉して第２室６４の中に入り、ＥＦＥＭ５０内でのメンテナンス作業を行った後、再度開放ドア８０を開閉して第２室６４の外に出る。人８２の出入り等に伴い開放ドア８０を開閉する際、ＥＦＥＭ５０の設置環境である半導体工場内の乾燥していない空気が、第２室６４内に一定程度流入する。しかしながら、図２において矢印９２で示されるような乾燥空気の気流が、ＥＦＥＭ５０内に形成されていることにより、開放ドア８０の開口を介して第２室６４に流入した乾燥していない空気およびこれに含まれる水蒸気は、大半がフィルタ６２へ向かって流れることなく気体排出部６８から排出される。

また、図５に示すステップＳ００２で停止ステップが行われていることにより、開放ドア８０の開閉を行う際、気流形成部６０の駆動は停止している。したがって、第２室６４における第２進行領域６４ａ内の気体が送風ファン６１によってかき混ぜられることが防止され、第２室６４に流入した乾燥していない空気およびこれに含まれる水蒸気の一部が、フィルタ６２へ流れる問題をさらに効果的に防止できる。

メンテナンス作業が終了した後、図５に示すステップＳ００７では、ＥＦＥＭ５０の制御部が乾燥空気導入口５３から第１室５４への乾燥空気の導入を停止し、乾燥空気の導入ステップを終了する。また、ステップＳ００７で乾燥空気が導入されなくなることに伴い、ＥＦＥＭ５０の制御部は、開放ドア８０をロックするロックステップを行う（ステップＳ００８）。

図５に示すステップＳ００９では、ガス導入口５２から第１室５４に窒素ガスを導入する窒素ガス導入ステップを開始（再開）する。ガス導入口５２から第１室５４に供給された窒素ガスは、図２に示す乾燥空気の流れと同様に、第１連通部５８のフィルタ６２へ向かって流れ、さらにフィルタ６２を通過して第２室６４に流入する。ガス導入ステップが継続されることにより乾燥空気が気体排出部６８から排出され、第１室５４及び第２室６４内の気体は、乾燥空気から窒素ガスへ置き換えられる。なお、第１室５４および第２室６４の窒素ガスへの置換は、ＥＦＥＭ５０を図１に示すような循環状態にして行うことも可能であるが、図２に示すような非循環状態で行う方が乾燥空気を効率的に排出し、置換に要する時間を短縮することができる。また、同様の理由から、第１室５４および第２室６４の窒素ガスへの置換は、気流形成部６０の駆動を停止した状態で行われる方が好ましい。

ステップＳ０１０では、図２に示すようなＥＦＥＭ５０の非循環状態を終了させ、ＥＦＥＭ５０の第１室５４と第２室６４との間で循環気流が形成できるように、第２連通部７０の通気状態を変更する第２変更ステップを実施する。より具体的には、ＥＦＥＭ５０の制御部は、第２室６４に備えられる酸素濃度計６６の検出値が所定値を下回る状態となったことを確認した後、通気状態変更部７４のバルブ７５を駆動し、図２に示すようにバルブ７５が第２連通部７０を遮蔽する状態から、図１に示すようにバルブ７５が第２連通部７０を遮蔽しない状態に変更することにより、第２連通部７０の通気状態を変更する。

図５に示すステップＳ０１１では、第１室５４と第２室６４との間で循環気流を形成する気流形成部６０の駆動を開始（再開）する再開ステップが行われる。具体的には、図示しない制御部が気流形成部６０の駆動を開始することにより、気流形成部６０の送風ファン６１が回転し、図１の矢印９０で示されるような窒素ガスの循環気流が第１室５４及び第２室６４に形成される。このようにして、ＥＦＥＭ５０は、乾燥空気を第１室５４および第２室６４に導入してメンテナンス作業を行い、その後再び窒素ガスを第１室５４および第２室６４に導入して通常運転へ復帰することができる。

このような乾燥空気の導入を行うことができるＥＦＥＭ５０は、図２に示すように通気状態変更部７４によって第２連通部７０を遮蔽することにより、第１室５４に導入される乾燥空気を、第１連通部５８に設けられるフィルタ６２へ効果的に導くことができる。これにより、このようなＥＦＥＭ５０は、第２室６４に乾燥していない空気が流入した場合であっても、そのような乾燥していない空気又はこれに含まれる水蒸気がフィルタに流入してフィルタに水分が付着又は吸着する問題を防ぐことができる。これにより、ＥＦＥＭ５０は、一次的にＥＦＥＭ５０の第２室６４の湿度が上昇しても、乾燥していない空気の流入を遮断した後は迅速に湿度を低下させることができ、メンテナンス等から通常運転に復帰するまでの稼働停止時間を短縮することができる。

図４（ａ）は、メンテナンス時に乾燥空気の導入を行わない従来のＥＦＥＭと、実施形態に示すＥＦＥＭ５０とで、第２室６４の湿度の時間変化を比較したものである。図４（ａ）におけるｔ１は、メンテナンス作業において開放ドア８０を開くなどして、第２室６４に工場内の乾燥していない空気が流入し始める時間を表している。また、図４（ｂ）におけるｔ２は、メンテナンス作業が終了した後、第１室５４及び第２室６４へ窒素ガスの置換を開始した時間を表している。

図４（ａ）に示すように、いずれのＥＦＥＭでも同様に、工場内の乾燥していない空気が第２室６４に流入することにより、ｔ１からｔ２までの間、第２室６４の湿度が上昇する。しかしながら、第１室５４及び第２室６４へ窒素ガスの置換を開始した時間であるｔ２より後は、実施形態に示すＥＦＥＭ５０は迅速に湿度が低下するのに対して、従来のＥＦＥＭは湿度の低下が緩やかであり、ｔ１と同等のレベルまで湿度が低下するまでに時間が掛かる。このような違いは、図４（ｂ）に示すようなフィルタ６２の水分量の時間変化に関係があると考えられる。

図４（ｂ）は、メンテナンス時に乾燥空気の導入を行わない従来のＥＦＥＭと、実施形態に示すＥＦＥＭ５０とで、フィルタ６２中の水分量の時間変化を、図４（ａ）と同様に比較したものである。従来のＥＦＥＭは、第２室６４に工場内の乾燥していない空気が流入するｔ１からｔ２までの間、乾燥していない空気に含まれる水蒸気がフィルタ６２に付着または吸着し、フィルタ６２中の水分量が大きく上昇する。フィルタ６２に付着または吸着した水蒸気は、フィルタ６２に対して比較的強く結合するため、窒素ガスの置換が開始されるｔ２後における水分量の低下速度は遅い。すなわち、従来のＥＦＥＭでは、フィルタ６２に付着または吸着した水分が、図４（ａ）に示すような緩やかな湿度の回復をもたらすと考えられる。

これに対して、実施形態に示すＥＦＥＭ５０は、第２室６４に工場内の乾燥していない空気が流入するｔ１からｔ２までの間であっても、その間乾燥空気をフィルタ６２に流入させ続けることにより、フィルタ６２中の水分量の上昇が抑制され、フィルタ６２にほとんど水分が蓄積されない。したがって、ＥＦＥＭ５０は、図４（ａ）に示すように、窒素ガスの置換が開始されるｔ２後において、迅速に湿度を低下させることができるものと考えられる。

また、実施形態に係るＥＦＥＭ５０では、図２に示すように、気体排出部６８を通気状態変更部７４が配置される第２連通部７０の近くに配置し、フィルタ６２が設けられる第１連通部５８から離間して配置することにより、乾燥していない空気を効率的に気体排出部６８へ導き、フィルタ６２が設けられている第１連通部５８に乾燥していない空気が流れる問題を防止できる。

また、実施形態に係るＥＦＥＭ５０では、通気状態変更部７４が、第２連通部７０を遮蔽状態と連通状態とに切り換え可能なバルブ７５を有しているため、第２室６４に乾燥していない空気が流入した場合であっても、そのような乾燥していない空気が第１室５４と第２室６４との間を循環することを防止し、乾燥していない空気が第１室５４側からフィルタ６２に流入する問題を防止することができる。

以上のように、実施形態を示して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、他の多くの実施形態や変形例を含むことは言うまでもない。たとえば、図３は、変形例に係るＥＦＥＭ１５０を表す概略図であり、実施形態に係るＥＦＥＭ５０の図２に対応する。ＥＦＥＭ１５０は、ＥＦＥＭ５０が有する効果に加えて、以下のような効果を奏する。

ＥＦＥＭ１５０は、乾燥空気の流路に熱源１７７が設けられており、フィルタ６２に導入する乾燥空気を加熱することができる点で図２に示すＥＦＥＭ５０とは異なるが、その他の点についてはＥＦＥＭ５０と同様である。ＥＦＥＭ１５０では、熱源１７７を制御することにより、フィルタ６２に対して加熱した乾燥空気を流入させることが可能であり、これによりフィルタ６２に付着又は吸着した水分を効果的に除去することができる。ＥＦＥＭ１５０に備えられる熱源１７７としては特に限定されず、熱交換器や電気ヒーター等を用いることができる。

また、このようなＥＦＥＭ１５０は、フィルタ６２中の水分量の上昇をより効果的に防止することができ、さらに、たとえフィルタ６２中の水分量が上昇した場合にも、これを迅速に低下させることが可能であるため、フィルタ６２中の水分により第２室６４の湿度低下が遅延する問題を、効果的に防止することができる。

また、ＥＦＥＭ５０への乾燥空気の導入方法に関しても、図５を用いて説明した方法のみに限定されず、必要に応じてステップを追加または削除し、あるいはステップの順序を入れ替えることが可能である。また、各ステップの内容および条件も適宜変更可能であり、たとえば、図５に示す解除ステップ（ステップＳ００６）では、開放ドア８０のロックを解除するための条件に、気流形成部６０の駆動が停止されていることが、さらに追加されてもよい。また、ＥＦＥＭ５０は、メンテナンス終了後から通常運転開始までにアイドリング時間があるような場合には、メンテナンス終了後において導入するガスを乾燥空気から窒素ガスへ変更する（ステップＳ００７、Ｓ００９）のではなく、継続して乾燥空気を導入し続けてもよい。この場合、ＥＦＥＭ５０内が窒素で置換されることはないが、ＥＦＥＭ５０内の湿度を低下させることができる。

また、図２および図５に示すようなＥＦＥＭ５０への乾燥空気の導入は、通常運転時において第１室と第２室との間で乾燥空気を循環させるＥＦＥＭにも適用することができる。

上述したバルブ７５は、図２に示すように第２連通部７０を遮蔽した状態では、フィルタ６２より通気抵抗が高い通気抵抗部となる。なお、実施形態及び変形例に示すＥＦＥＭ５０、１５０では、第１室５４と第２室６４との間に配置される第１連通部５８と第２連通部７０の高さは略同一である。しかし、第１室５４と第２室６４の形状はこれに限定されず、第１連通部５８と第２連通部７０とは、異なる高さに配置されていてもよく、下降気流部である第２進行領域６４ａと、上昇気流部である第２戻り領域６４ｂとでは、第２室６４の高さが異なっていてもよい。

図６及び図７は、本発明の第２実施形態に係るＥＦＥＭ２５０を表す概略図である。ＥＦＥＭ２５０において、第２フィルタ２７６及び第２気流形成部２７４が設けられる第２連通部２７０は、第１連通部５８より下方に位置する。ＥＦＥＭ２５０は、第１室２５４及び第２室２６４の形状と、第２連通部２７０に第２フィルタ２７６と第２気流形成部２７４が設けられていることを除き、図１及び図２に示すＥＦＥＭ５０と同様である。したがって、ＥＦＥＭ２５０については、ＥＦＥＭ５０との相違点のみ説明し、ＥＦＥＭ５０との共通点については、説明を省略する。

図６に示すように、ＥＦＥＭ２５０は、図１に示すＥＦＥＭ５０と同様に、第１連通部５８にフィルタ６２及び気流形成部６０の送風ファン６１が設けられており、送風ファン６１は、第１室２５４と第２室２６４との間で循環気流を形成する。図６の矢印は、通常運転において第１室２５４及び第２室２６４で循環気流が形成されている際に、第１室２５４及び第２室２６４に形成される気流の向きを表している。

図６に示すように、ＥＦＥＭ２５０では、循環気流の形成時に下降気流が生じる下降気流部２５０ａと、循環気流の形成時に上昇気流が生じる上昇気流部２５０ｂとがある。下降気流部２５０ａは、送風ファン６１周辺から下方の領域に形成され、上昇気流部２５０ｂは、下部連通部６７から上方の領域に形成される。下降気流部２５０ａと上昇気流部２５０ｂとは、いずれも第１室２５４と第２室２６４とに跨って形成され、第１室２５４及び第２室２６４には、矢印で示すような循環気流が形成される。

ＥＦＥＭ２５０において、フィルタ６２は下降気流部２５０ａに設けられるのに対して、気体排出部６８は上昇気流部２５０ｂに設けられる。また、上昇気流部２５０ｂにおける気体排出部６８より上方には、フィルタ６２よりも通気抵抗が高い通気抵抗部としての第２フィルタ２７６が設けられている。第２フィルタ２７６としては、フィルタ６２よりも通気抵抗が高いものであれば特に限定されないが、パーティクル除去フィルタやケミカルフィルタ、およびこれらを組み合わせたフィルタなどを用いることができる。

さらに、上昇気流部２５０ｂには、上昇気流部２５０ｂにおける上昇気流の強さを変化させることができる第２気流形成部２７４が、第２フィルタ２７６と並んで配置されている。第２気流形成部２７４としては、気流形成部６０と同様に、ファンなどを用いることができるが、第２気流形成部２７４は、上昇気流の強さを変化させることができるものであれば特に限定されない。

第２気流形成部２７４は、上昇気流部２５０ｂにおける上昇気流の強さを変化させることにより、通気抵抗部を構成する第２フィルタ２７６の通気状態を変更可能である。すなわち、ＥＦＥＭ２５０の制御部は、第１室２５４及び第２室２６４に循環気流を形成する際、気流形成部６０の送風ファン６１に加えて、第２気流形成部２７４を駆動する。

上昇気流部２５０ｂに配置される第２フィルタ２７６は、下降気流部２５０ａに配置されるフィルタ６２に比べて通気抵抗が高いため、気流形成部６０の送風ファン６１だけでは、好適な循環気流が形成されない場合がある。しかしながら、ＥＦＥＭ２５０の制御部は、上昇気流部２５０ｂにおける上昇気流の強さを強めるように第２気流形成部２７４を駆動することにより、第２フィルタ２７６の通気量をフィルタ６２の通気量と同程度とすることができる。これにより、図６に示すように、第２フィルタ２７６が上昇気流部２５０ｂを塞ぐように固定された状態のままであっても、図６に示すような循環気流を、第１室２５４及び第２室２６４に形成することができる。

また、ＥＦＥＭ２５０の制御部は、第１室２５４及び第２室２６４の気体を入れ替える排出ステップなどでは、第２気流形成部２７４の駆動を停止して、第２フィルタ２７６の通気量を抑制し、第１室２５４及び第２室２６４に、図７に示すような非循環状態を形成することができる。すなわち、排出ステップでは、図７に示すように、下降気流部２５０ａに設けられるフィルタ６２における乾燥空気の通気量が、上昇気流部２５０ｂに設けられる第２フィルタ２７６における乾燥空気の通気量より多い状態である非循環状態となり、第２フィルタ２７６の下方において第２室２６４に接続する気体排出部６８から、第２室２６４の気体が排出される。

このように、第２実施形態に係るＥＦＥＭ２５０は、上昇気流部２５０ｂであって気体排出部６８の上方に通気抵抗部としての第２フィルタ２７６が設けられており、第２フィルタ２７６が気体の移動を制限することにより、第１室２５４に導入される乾燥空気を、下降気流部２５０ａに設けられるフィルタ６２へ、効果的に導くことができる。ＥＦＥＭ２５０は、第２室２６４に、外部への開放ドア８０などを介して乾燥していない空気が流入した場合であっても、そのような乾燥していない空気がＥＦＥＭ２５０内を循環してフィルタ６２に流入することを防ぐことができる。

これにより、ＥＦＥＭ２５０は、一次的にＥＦＥＭ２５０の第２室２６４の湿度が上昇しても、湿った空気の流入を遮断した後は迅速に湿度を低下させることができ、メンテナンス等から通常運転に復帰するまでの稼働停止時間を短縮することができる。その他、ＥＦＥＭ２５０は、ＥＦＥＭ５０と同様の効果を奏する。

なお、ＥＦＥＭ５０、１５０、２５０に導入される乾燥空気としては、空気から水分（水蒸気）を除去したものや、酸素や窒素などのガスを混合して組成比を調整したものを用いることができる。

５０、１５０、２５０…ＥＦＥＭ
５２…ガス導入口
５３…乾燥空気導入口
５４、２５４…第１室
５４ａ…第１進行領域
５４ｂ…第１戻り領域
５８…第１連通部
６０…気流形成部
６１…送風ファン
６２…フィルタ
７０、２７０…第２連通部
７４…通気状態変更部
７５…バルブ
６４、２６４…第２室
６４ａ…第２進行領域
６４ｂ…第２戻り領域
６５…湿度計
６６…酸素濃度計
６７…下部連通部
６８…気体排出部
６９…中間壁
８０…開放ドア
８２…人
９０、９２…矢印
１７７…熱源

Claims

乾燥空気を導入する乾燥空気導入口を備える第１室と、
前記第１室の下方に接続しており、外部への開放ドアを備える第２室と、
前記第１室と前記第２室との間で循環気流を形成する気流形成部と、
前記第２室から前記第２室の気体を排出する気体排出部と、を有しており、
前記第１室及び前記第２室には、前記循環気流の形成時に下降気流が生じる下降気流部と、前記循環気流の形成時に上昇気流が生じる上昇気流部と、があり、
前記下降気流部にはフィルタが設けられており、
前記気体排出部は前記上昇気流部に設けられており、前記上昇気流部における前記気体排出部より上方には、前記フィルタよりも通気抵抗が高い通気抵抗部が、設けられていることを特徴とするＥＦＥＭ。
前記通気抵抗部は、前記フィルタよりも通気抵抗の高い第２フィルタを有することを特徴とする請求項１に記載のＥＦＥＭ。
前記上昇気流部に配置されており、前記上昇気流部における上昇気流の強さを変化させることにより前記通気抵抗部の通気状態を変更可能である第２気流形成部を有することを特徴とする請求項２に記載のＥＦＥＭ。
前記通気抵抗部は、前記通気抵抗部を介して前記第２室から前記第１室へ気体が移動可能な状態と、前記通気抵抗部を介して前記第２室から前記第１室へ気体が移動できない状態とで、前記通気抵抗部の通気状態を切り換え可能なバルブを有することを特徴とする請求項１に記載のＥＦＥＭ。
乾燥空気導入口から第１室に乾燥空気を導入する導入ステップと、
前記第１室および前記第１室の下方に接続する第２室において、下降気流が形成される下降気流部に設けられるフィルタにおける前記乾燥空気の通気量が、上昇気流が生じる上昇気流部に設けられる通気抵抗部における前記乾燥空気の通気量より多い状態である非循環状態として、前記上昇気流部における前記通気抵抗部の下方で前記第２室に接続する気体排出部から、前記第２室の気体を排出する排出ステップと、
を有するＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法。
前記第１室と前記第２室との間で循環気流を形成する気流形成部の駆動を停止する停止ステップを、さらに有する請求項５に記載のＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法。
前記排出ステップでは、前記上昇気流部に配置されており上昇気流の強さを変化させる第２気流形成部の駆動を停止して、前記通気抵抗部の通気量を抑制し、前記非循環状態を形成する請求項５又は請求項６に記載のＥＦＥＭへの乾燥空気の導入方法。