JP2000337675A - 低露点のクリーンルーム装置 - Google Patents

低露点のクリーンルーム装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外気の流入によって露点が上昇することのな
い低露点のクリーンルーム装置を提供する。 【解決手段】 ＦＦＵ２０が配置された給気面１２と，
クリーンルーム１１内の空気を排気させる排気面１３
と，クリーンルーム１１の外において排気面１３から給
気面１２に空気を戻す還気径路（１５，１６，１４）
と，還気径路に設けられた冷却コイル３５を備えた低露
点のクリーンルーム装置１であって，還気径路内におい
て少なくとも冷却コイル３５よりも下流側の気圧を，ク
リーンルーム装置１の外部気圧と等しいかもしくはそれ
よりも高圧にさせることにより，クリーンルーム装置１
の外部からの空気の流入を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，低露点のクリーン
ルーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタな
どといった高性能フィルタを用いて，室内の浮遊塵埃物
質を極度に少なくしたクリーンルームは，例えば精密機
械や半導体製品の製造室や手術室等に広く利用されてい
る。このクリーンルームの方式として，クリーンルーム
の天井面（給気面）にファンと高性能フィルタを一体的
に備えたファンフィルタユニット（以下「ＦＦＵ」とい
う）を配置して，クリーンルーム内に下向きに給気し，
クリーンルームの床面（排気面）を通じて排気された空
気を，還気ダクトを経て再び天井裏に戻し，ＦＦＵによ
って清浄化した空気を天井面（給気面）からクリーンル
ーム内に給気するいわゆるＦＦＵ方式のクリーンルーム
装置が知られている。
【０００３】このＦＦＵ方式のクリーンルーム装置は，
ファンの吸引力によって天井裏スペースを負圧にし，そ
の圧力をクリーンルーム内と比べて低くしているので，
天井裏に存在する汚染源がクリーンルーム内に流入する
ことが無く，天井面に高性能フィルタを設けて大型のフ
ァン１台でクリーンルーム内に給気し循環させるよう
な，高圧の空気を天井裏に押し込む方式などと比べて，
フィルタ廻りのシール性能を極端に緩和させることがで
きる。また同時に，ＦＦＵ方式のクリーンルーム装置
は，消費エネルギーの低減効果も高く，生産レイアウト
の変更に追従が容易で，短工期での施工が可能であり，
更に個別制御がし易いといった利点がある。このため，
ＦＦＵ方式のクリーンルーム装置が広く普及している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方，清浄化に加えて
減湿も併せて行うようにした低露点のクリーンルーム装
置が，求められる清浄度は比較的厳しくはないものの普
及してきている。このような低露点のクリーンルーム装
置の場合，クリーンルーム装置の外部から湿った空気が
系内に流入すると露点温度が上昇し，装置の用をなさな
くなる。例えば露点温度−５０℃の空気について０．５
％程度の外気が流入すると，約１４℃も露点温度が上昇
してしまう。前記のＦＦＵ方式をそのままクリーンルー
ム装置に適用しようとすると，天井裏のスペースの圧力
がファンの稼働によって低下するため，壁面などに隙間
があるとそこから外気が入ってしまい，露点温度を上昇
させる。特に天井裏のスペースは広いため，還気ダクト
と違って天井裏を通過する風量は多く，小さな隙間でも
流入した外気によって露点温度が上昇する影響は非常に
大きく，例えばクリーンルームが生産施設である場合に
は歩留まりを著しく低下させるなどの障害がある。
【０００５】一方，シール剤等によって隙間を埋めて，
そのような湿った空気の天井裏への流入を防ぐことも考
えられる。しかし，半導体の製造などにおいては有機物
汚染等の理由でシール剤の使用が制限される場合もあ
る。また施工に要するコストが多大なものになってしま
う。低露点環境での生産工程は現在，リチウム電池等の
電子製品や医薬品・食品の工程が挙げられるが，製品の
高品質化・ハイテク化に伴い，室内をより清浄にする要
請は高まってきている。
【０００６】従って本発明の目的は，クリーンルームの
方式として優れたＦＦＵ方式を低露点施設に適用せしめ
ることにより，外気の流入によって露点が上昇すること
のない低露点のクリーンルーム装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に，請求項１にあっては，ファンフィルタユニットが配
置された給気面と，クリーンルーム内の空気を排気させ
る排気面と，クリーンルームの外において排気面から給
気面に空気を戻す還気径路と，還気経路に設けられた空
気抵抗部材を備えたクリーンルーム装置であって，前記
還気径路内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも
下流側の気圧を，クリーンルーム装置の外部気圧と等し
いかもしくはそれよりも高圧にさせる加圧手段を設けた
ことを特徴としている。
【０００８】この請求項１のクリーンルーム装置におい
て空気抵抗部材とは，例えばクリーンルーム内の機器発
熱を補償するために還気径路内に設けられた冷却コイル
などの冷却器が挙げられる。他には室内の風量バランス
を一定に保つために還気径路内に設けられた抵抗板が例
示できる。還気径路は，例えばクリーンルームの排気面
から排気された空気を給気面に戻すための還気ダクトな
どである。かかる還気径路は，通常はクリーンルームの
外部に配置されるが，クリーンルームの内部にあっても
良い。即ちこの請求項１のクリーンルーム装置におい
て，クリーンルームの外において排気面から給気面に空
気を戻す還気径路とは，所定の清浄度に維持されるクリ
ーンルーム内の雰囲気から区画された径路であれば良
い。
【０００９】この請求項１のクリーンルーム装置にあっ
ては，排気面を経てクリーンルーム内から排気された空
気を，還気径路を通じて給気面からクリーンルーム内に
給気する。その際，還気径路内において少なくとも空気
抵抗部材よりも下流側の気圧が，加圧手段によってクリ
ーンルーム装置の外部気圧と等しいかもしくはそれより
も高圧にされるので，少なくとも空気抵抗部材よりも下
流側においては，還気径路内にクリーンルーム装置の外
部から空気が流入する心配がない。
【００１０】この請求項１のクリーンルーム装置におい
て，前記加圧手段は，例えば請求項２に記載したよう
に，前記空気抵抗部材よりも下流側に還気を送風するフ
ァンである。このファンを稼働させると，還気径路内に
おいてファンよりも下流側の領域が加圧され，クリーン
ルーム装置の外部気圧と等しいかもしくはそれよりも高
圧となって，クリーンルーム装置の外部から空気が流入
しなくなる。
【００１１】また請求項３に記載したように，前記還気
径路は，前記給気面のクリーンルームより外側において
前記給気面を所定の幅をもって覆うように設けられた給
気空間と，前記排気面のクリーンルームより外側におい
て前記排気面を所定の幅をもって覆うように設けられた
排気空間と，これら給気空間と排気空間とを接続する還
気ダクトを備え，前記給気空間内の気圧を均一にさせる
ファンを設けても良い。そうすれば，給気空間内の全体
の気圧をクリーンルーム装置の外部気圧と等しいかもし
くはそれよりも高圧にさせることが可能となる。また，
クリーンルーム内の気流分布は好適に維持され，低露点
設備の高度清浄化の要求に対応できるようになる。
【００１２】また請求項４に記載したように，前記還気
径路は，前記給気面のクリーンルームより外側において
前記給気面を所定の幅をもって覆うように設けられた給
気空間と，前記排気面のクリーンルームより外側におい
て前記排気面を所定の幅をもって覆うように設けられた
排気空間と，これら給気空間と排気空間とを接続する還
気ダクトを備え，前記排気空間内の気圧を均一にさせる
ファンを設けても良い。そうすれば，加圧手段の上流側
となる排気面から加圧手段の間の空間においても正圧に
保つことができるようになって，外部空気が低露点空気
に混入することをより確実に防止できるようになる。
【００１３】また請求項５に記載したように，前記空気
抵抗部材は冷却コイルであり，該冷却コイルに対して前
記加圧手段により満遍なく還気を供給するように構成さ
れていても良い。これにより，還気径路内において還気
を所望の温度に調節できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施の形態
を図面を参考にして説明する。図１は本発明の実施の形
態にかかるクリーンルーム装置１の概略的な構成を示す
説明図である。
【００１５】建物１０の内部には，クリーンルーム１１
が形成されている。図示はしないが，クリーンルーム１
１内には，その目的に応じて各種の機器が設置されてい
る。この実施の形態では，クリーンルーム１１の天井面
は給気面１２に形成されており，クリーンルーム１１の
床面は，例えばパンチング板やグレイチング床などから
なる排気面１３に形成されている。給気面１２の上方
（天井裏空間）は，クリーンルーム１１よりも外側（図
示の例では上側）において給気面１３を所定の幅をもっ
て覆うように設けられた給気空間１４に形成されてお
り，排気面１３の下方（床下空間）は，クリーンルーム
１１よりも外側（図示の例では下側）において排気面１
３を所定の幅をもって覆うように設けられた排気空間１
５に形成されている。建物１０内部においてクリーンル
ーム１１の側方には，これら給気空間１４と排気空間１
５を連通させる還気ダクト１６が形成されている。そし
て，これら排気空間１５と還気ダクト１６と給気空間１
４とによって，クリーンルーム１１の外において排気面
１３から給気面１２に空気を戻す還気径路を構成してい
る。
【００１６】給気面１２の上には複数のＦＦＵ２０が格
子状の天井フレームに載置されることによって設置され
ており，この実施の形態では，給気面１２の上面全体に
ＦＦＵ２０が並べてある。これらＦＦＵ２０は，いずれ
もＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどといった高
性能フィルタ２１の上部に給気ファン２２を装着した構
成を有し，給気ファン２２の稼働により高性能フィルタ
２１でろ過した清浄な空気を給気面１２の全体から下向
きに吐出してクリーンルーム１１に給気するようになっ
ている。
【００１７】各ＦＦＵ２０の制御は例えば次のようにな
っている。即ち，各ＦＦＵ２０に備えられた給気ファン
２２の稼働は，差圧計２５と図示しないコントローラに
よって制御されている。差圧計２５は，圧力センサ２６
によって検出されるクリーンルーム１１内の気圧と，後
述する送風ファン３６から離れた位置において圧力セン
サ２７によって検出される給気空間１４内の気圧の差を
計測し，コントローラ（図示せず）は差圧計２５によっ
て計測される差圧を所定の範囲に維持させるように各Ｆ
ＦＵ２０の給気ファン２２を個別に制御するようになっ
ている。クリーンルーム１１内の気圧は給気空間１４内
の気圧よりも常に数十Ｐａ程度（例えば２０Ｐａ程度）
高くなるようにしている。また給気ファン２２の稼働制
御は，例えばインバータによって周波数を変えることに
より行われる。なお，クリーンルーム１１内の気圧の維
持については後述する。
【００１８】給気空間１４には，還気ダクト１６から給
気空間１４に送風された空気を給気空間１４の全体に万
遍なく行き渡らせて給気空間１４内の気圧を均一にさせ
るための補助ファン２８が設けられている。
【００１９】また図示の実施の形態では，排気面１３の
下面全体には排気ファン３０が並べてあり，これら排気
ファン３０の稼働により排気面１３の全体からクリーン
ルーム１１内の空気を排気空間１５へ下向きに強制的に
吐出させるようになっている。また排気空間１５には，
クリーンルーム１１内から排気空間１５に排気された空
気を還気ダクト１６に向かって送風するための補助ファ
ン３１が設けられている。
【００２０】還気ダクト１６には，冷却手段としての冷
却コイル３５が設けられており，この冷却コイル３５よ
りも上流側（図示の例では冷却コイル３５の下側）には
送風ファン３６が設けられている。送風ファン３６の吐
出側には，冷却コイル３５に万遍なく空気を供給させる
ためのホッパー３７が装着してある。そして，送風ファ
ン３６の稼働により，排気空間１５内の空気を還気ダク
ト１６を通じて給気空間１４に送風し，その際に冷却コ
イル３５によって空気を所望の温度に冷却することによ
り，クリーンルーム１１内に設置された各種機器（図示
せず）の発熱を補償し，クリーンルーム１１内へ一定温
度の空気を給気するようになっている。冷却コイル３５
は，表面での結露等を発生させず，還気ダクト１６を通
じて送風する空気中の湿度を変動させないようになって
いる。
【００２１】また送風ファン３６の稼働は，差圧計４０
と図示しないコントローラによって制御されている。差
圧計４０は，圧力センサ４１によって検出される送風フ
ァン３６の吐き出し側の気圧と，圧力センサ４２によっ
て検出される送風ファン３６の吸い込み側の気圧を計測
し，コントローラ（図示せず）は，差圧計４０によって
計測される送風ファン３６の吐き出し側と吸い込み側の
差圧に基づいて送風ファン３６の稼働を制御し，還気経
路に系外の空気が侵入しないように送風ファン３６の吐
出側と吸込側の圧力差を適正に維持している。なお送風
ファン３６の稼働制御は，例えばインバータによって周
波数を変えることにより行われる。
【００２２】そして本実施の形態では，排気空間１５と
還気ダクト１６と給気空間１４とによって構成される還
気径路における冷却コイル３５よりも下流側の領域（即
ち，この実施の形態では還気ダクト１６における冷却コ
イル３５よりも下流側の領域と給気空間１４の間）に，
減湿された空気（外気）を給気ダクト４５から供給して
いる。即ち，給気ダクト４５の上流に配置されて回転す
る減湿ロータ４８の端面が減湿領域４７と再生領域４８
に区分けされており，回転に伴って減湿ロータ４８の端
面がこれら減湿領域４７と再生領域４８を交互移動する
ようになっている。再生領域４８には，ヒータ４９で加
熱された高温の空気がファン５０の稼働によって供給さ
れ，減湿領域４７には，冷却コイルなどの熱交換器５１
によって所望の温度に冷却された外気がファン５２の稼
働によって供給されている。そして，減湿領域４７にお
いて減湿ロータ４８を通過することにより外気が減湿さ
れ，こうして減湿かつ所望の温度に冷却された空気が，
給気ダクト４５を通じて，還気径路における冷却コイル
３５よりも下流側の領域（即ち，この実施の形態では還
気ダクト１６における冷却コイル３５よりも下流側の領
域と給気空間１４の間）に供給されている。これによ
り，減湿かつ冷却された空気をＦＦＵ２０によって清浄
な状態にしてクリーンルーム１１内に給気し，クリーン
ルーム１１内を低露点雰囲気にしている。またファン５
２の稼働により給気ダクト４５から外気を供給すること
により，還気ダクト１６における冷却コイル３５よりも
下流側の領域と給気空間１４とを加圧するようになって
いる。なお図示はしないが，このファン５２の稼働によ
って取入られる外気に見合った量の空気が建物１０の外
部に排気されている。
【００２３】送風ファン５２の稼働は，差圧計５５と図
示しないコントローラによって制御されている。差圧計
５５は，圧力センサ５６によって検出されるクリーンル
ーム１１内の気圧と，圧力センサ５７によって検出され
るクリーンルーム装置１の外部の気圧の差を計測し，コ
ントローラ（図示せず）は差圧計５５によって計測され
る差圧を所定の範囲に維持させるようにファン５２を制
御するようになっている。これにより，クリーンルーム
１１内の気圧がクリーンルーム装置１の外部気圧（屋外
気圧）よりも常に高くなるようにしている。この場合，
クリーンルーム１１内の気圧とクリーンルーム装置１の
外部（屋外）の気圧との差は，クリーンルーム１１内の
気圧が屋外の気圧よりも大きくなるように制御されてい
る。すなわち，クリーンルーム１１内の気圧はファン５
２による外気取入量で制御される。なおファン５２の稼
働制御は，例えばインバータによって周波数を変えるこ
とにより行われる。
【００２４】さて，以上のように構成されたクリーンル
ーム装置１にあっては，クリーンルーム１１内の空気
は，排気面１３から下向きに吐出されて排気空間１５に
排気される。この場合，必要に応じて排気ファン３０が
稼働して，クリーンルーム１１内の空気を排気空間１５
に強制的に排気する。また，クリーンルーム１１内の静
圧に偏りがあるような場合は，静圧が低い箇所に相当す
る排気ファン３０の稼働を増やすことによって，クリー
ンルーム１１内の空気を排気面１３の全体から平均的に
排気させる。
【００２５】こうしてクリーンルーム１１内から排気空
間１５に排気された空気は，次に還気ダクト１６に向け
て送風される。その際，この実施の形態のクリーンルー
ム装置１にあっては，排気空間１５に設けられた補助フ
ァン３１の稼働により，クリーンルーム１１内から排気
空間１５に排気された空気を還気ダクト１６に向けて滞
り無く送風することができる。
【００２６】こうして排気空間１５から還気ダクト１６
に向けて送風された空気は，次に送風ファン３６の稼働
によって還気ダクト１６内を上向きに送風され，その際
に冷却コイル３５によって冷却され，これにより，クリ
ーンルーム１１内に設置された各種機器（図示せず）に
よる発熱が補償される。こうして調温された空気は，次
に還気ダクト１６から給気空間１４に送風され，更にＦ
ＦＵ２０に設けられた給気ファン２２の稼働により，高
性能フィルタ２１でろ過された清浄な空気となった後，
給気面１２から下向きに吐出されてクリーンルーム１１
内に給気される。これにより，クリーンルーム１１内に
低露点の清浄な空気を循環供給することが可能となる。
【００２７】そしてこの実施の形態のクリーンルーム装
置１にあっては，熱交換器５１によって所望の温度に冷
却され，減湿ロータ４８で減湿された外気が，ファン５
２の稼働によって給気ダクト４５から供給され，これに
より給気空間１４内や還気ダクト１６内における冷却コ
イル３５よりも下流側の領域の気圧が，常にクリーンル
ーム装置１の外部の気圧と等しいかもしくはそれよりも
高圧になるように維持される。このため，給気空間１４
内や還気ダクト１６内において冷却コイル３５よりも下
流側の領域では，屋外から空気（減湿処理や温度調節さ
れていない外気）が流入する心配がない。従って，低露
点で清浄な空気をクリーンルーム１内に給気することが
できるようになる。またこの実施の形態のクリーンルー
ム装置１にあっては，給気空間１４に設けた補助ファン
２８の稼働によって，給気空間１４内全体の静圧を一定
にさせることができる。
【００２８】以上本発明の好ましい実施の形態の一例を
説明したが，本発明は以上の形態に限られない。例えば
図１に示す実施の形態のクリーンルーム装置１では，ク
リーンルーム１１の排気面１３（床面）全体に排気ファ
ン３０を装着した例を説明したが，クリーンルーム１１
内の空気を抵抗無く排気面１３を通過させて排気空間１
５に吐出させるような場合は，排気ファン３０の設置台
数を減らしたり，省略することも可能である。また，給
気面１２の全体にＦＦＵ２０を並べた例を説明したが，
ＦＦＵ２の設置台数は任意であり，例えば適当に間引い
てＦＦＵ２０を配置するようなことも可能である。なお
図１では，クリーンルーム１１の天井面を給気面１２に
形成し，床面を排気面１３に形成した例を説明したが，
給気面１２や排気面１３の位置はこれらに限定されな
い。例えば給気面１２と排気面１３を上下逆にしても良
いし，またクリーンルーム１１の壁面に給気面１２や排
気面１３を形成しても良い。また，補助ファン２８，３
１は省略することもできるが，給気空間１４や排気空間
１５の容積が大きい場合などは，補助ファン２８，３１
を設置すると良い。これら補助ファン２８，３１の設置
台数は１台に限らず２台以上でも良く，給気空間１４や
排気空間１５の静圧を均一にすべく公知の計算法により
補助ファン２８，３１の設置位置や設置台数を決定する
ことができる。更に，給気ダクト４５から系内に供給す
る空気は，全部外気（全外気式のドライエア供給）であ
っても良いし，クリーンルーム１１からの還気を取入れ
て再利用しても良い。
【００２９】
【発明の効果】請求項１〜５によれば，クリーンルーム
装置の外部からの空気の流入を心配せずにクリーンルー
ム内に減湿された清浄な空気を給気することができる。
このため，還気径路に特別なシールを施す必要が無く，
有機物汚染等の無い半導体デバイスの製造に最適な環境
を作ることができる。特に請求項３によれば，給気空間
全体の気圧を均一にでき，請求項４によれば，クリーン
ルーム内から排気空間に排気された空気を還気ダクトに
向けて滞り無く送風することができる。これら請求項
３，４は，クリーンルームの容積が大きい場合に特に有
効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施にかかるクリーンルーム装置の概
略的な構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１ クリーンルーム装置 １０ 建物 １１ クリーンルーム １２ 給気面 １３ 排気面 １４ 給気空間 １５ 排気空間 １６ 還気ダクト ２０ ＦＦＵ ２５，４０，５５ 差圧計 ２８，３１ 補助ファン ３０ 排気ファン ３５ 冷却コイル ３６ 送風ファン ４８ 減湿ロータ ５１ 冷却コイル ５２ ファン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ファンフィルタユニットが配置された給
    気面と，クリーンルーム内の空気を排気させる排気面
    と，クリーンルームの外において排気面から給気面に空
    気を戻す還気径路と，還気経路に設けられた空気抵抗部
    材を備えたクリーンルーム装置であって，前記還気径路
    内において少なくとも前記空気抵抗部材よりも下流側の
    気圧を，クリーンルーム装置の外部気圧と等しいかもし
    くはそれよりも高圧にさせる加圧手段を設けたことを特
    徴とする，低露点のクリーンルーム装置。
  2. 【請求項２】 前記加圧手段は，前記空気抵抗部材より
    も下流側に還気を送風するファンであることを特徴とす
    る，請求項１に記載の低露点のクリーンルーム装置。
  3. 【請求項３】 前記還気径路は，前記給気面のクリーン
    ルームより外側において前記給気面を所定の幅をもって
    覆うように設けられた給気空間と，前記排気面のクリー
    ンルームより外側において前記排気面を所定の幅をもっ
    て覆うように設けられた排気空間と，これら給気空間と
    排気空間とを接続する還気ダクトを備え，前記給気空間
    内の気圧を均一にさせるファンを設けたことを特徴とす
    る，請求項１又は２に記載の低露点のクリーンルーム装
    置。
  4. 【請求項４】 前記還気径路は，前記給気面のクリーン
    ルームより外側において前記給気面を所定の幅をもって
    覆うように設けられた給気空間と，前記排気面のクリー
    ンルームより外側において前記排気面を所定の幅をもっ
    て覆うように設けられた排気空間と，これら給気空間と
    排気空間とを接続する還気ダクトを備え，前記排気空間
    内の気圧を均一にさせるファンを設けたことを特徴とす
    る，請求項１，２又は３のいずれかに記載の低露点のク
    リーンルーム装置。
  5. 【請求項５】 前記空気抵抗部材は冷却コイルであり，
    該冷却コイルに対して前記加圧手段により満遍なく還気
    を供給するように構成されたことを特徴とする，請求項
    １，２，３又は４のいずれかに記載の低露点のクリーン
    ルーム装置。
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