JP2014005992A - クリーンブース構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部空間を清浄な環境に保持することができ、且つ周辺領域においても良好に汚染制御することのできるクリーンブース構造。
【解決手段】 局所的な清浄環境を提供するクリーンブース構造は、内部空間を清浄な環境に保持すべきメインブース（１）と、第１開口部（２）を介してメインブースと連通し且つ第２開口部（４）を介して外部と連通したサブブース（３）と、吸込み口（５ａ）から吸い込んだ空気を清浄にして吹出し口（５ｂ）からメインブースの内部へ吹き出すファンフィルターユニット（５）と、サブブースの内部の空気をファンフィルターユニットの吸込み口へ導くための還気経路（６）とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クリーンブース構造に関する。さらに詳細には、本発明は、局所的な清浄環境を提供するクリーンブース構造に関するものである。

汚染を制御すべき清浄環境を必要とする精密電子機器、食品・医療製品等の製造工程では、クリーンルームやクリーンブースが使用される。特に、クリーンブースは、低価格で高清浄度の局所的なクリーン環境が得られる構造として多用されている。クリーンブースの出入口には開口が設けられることが多いが、この開口から外部の汚染物質がブース内へ侵入するのを避けるため、ブース内を陽圧に設定して開口から清浄空気を流出させることが多い。

特に、クリーンブースに連続的な製品の搬入・搬出経路を接続する構成では、常時開放状態の開口部が必要になる。この場合、ブース内の陽圧により常に開口部からの強い流出気流を形成する方法が採用されている。以下、本明細書では、常時開放状態の開口部を、単に「開口部」ともいう。

クリーンブースをクリーンルーム内に設置する場合、ブースに隣接した周辺領域においても汚染を制御する必要がある。しかしながら、上述の従来構成では、クリーンブース内の清浄空気を開口部から外へ流出させているため、ブースの周辺領域の気流が大きく乱され、この気流の乱れに起因して周辺領域で製品が汚染される恐れがあった。

一方、清浄空気の外部への流出を回避するためにクリーンブース内を負圧（陰圧）に設定すると、開口部を介して外部からブース内へ汚染物質が流入し、ブース内で汚染を引き起こしてしまう。製造環境では常に圧力の変動等があるため、開口部を介して外部からクリーンブース内へ空気が流入することがなく且つ開口部を介してブース内から外部へ空気が流出することがないように圧力制御することは困難であった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、内部空間を清浄な環境に保持することができ、且つ周辺領域においても良好に汚染制御することのできるクリーンブース構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明では、局所的な清浄環境を提供するクリーンブース構造において、
内部空間を清浄な環境に保持すべきメインブースと、
第１開口部を介して前記メインブースと連通し且つ第２開口部を介して外部と連通したサブブースと、
吸込み口から吸い込んだ空気を清浄にして吹出し口から前記メインブースの内部へ吹き出すファンフィルターユニットと、
前記サブブースの内部の空気を前記ファンフィルターユニットの前記吸込み口へ導くための還気経路とを備えていることを特徴とするクリーンブース構造を提供する。

本発明の一形態にしたがうクリーンブース構造では、内部空間を清浄な環境に保持すべきメインブースと開口部を介して連通するサブブースと、吸い込んだ空気を清浄にしてメインブース内へ吹き出すファンフィルターユニットの吸込み口へサブブース内の空気を還流させる還気経路とを付設している。その結果、開口部を介して外部からメインブース内へ空気が流入することがなく且つ開口部を介してサブブース内から外部へ空気が流出することがないので、メインブースの内部空間を清浄な環境に保持することができ、且つクリーンブースの周辺領域においても良好に汚染制御することができる。

本発明の第１実施形態にかかるクリーンブース構造の構成を概略的に示す図である。 比較例にかかるクリーンブースの不都合について説明する図である。 本発明の第２実施形態にかかるクリーンブース構造の構成を概略的に示す図である。 本発明の第３実施形態にかかるクリーンブース構造の構成を概略的に示す図である。 第２比較例にかかるクリーンブースの不都合について説明する図である。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかるクリーンブース構造の構成を概略的に示す図である。各実施形態では、クリーンルーム内に設置されて局所的な清浄環境を提供するクリーンブースに対して本発明を適用している。ここで、清浄環境とは、空気中の塵埃を含まない環境または特定のガスを含まない環境を指している。

図１を参照すると、第１実施形態のクリーンブース構造は、内部空間を清浄な環境に保持すべきメインブース１と、開口部２を介してメインブース１と連通するサブブース３とを備えている。サブブース３は、開口部４を介して外部と連通している。メインブース１およびサブブース３の上部および側部において常時開放状態にある開口部２および４を除く部分は、例えば簡易なパーティーションパネルにより覆われている。以下、各実施形態では、ブースの上部および側部において開口部を除く部分が簡易なパーティーションパネルにより覆われているものとする。

また、第１実施形態のクリーンブース構造は、吸込み口５ａから吸い込んだ空気を清浄にして吹出し口５ｂからメインブース１の内部へ吹き出すファンフィルターユニット５と、サブブース３の内部の空気をファンフィルターユニット５の吸込み口５ａへ導くための還気経路（還気チャンバ）６とを備えている。ファンフィルターユニット５の吹出し口５ｂは、メインブース１の上部に設けられている。還気経路６は、サブブース３の上部に開口している。

以下、第１実施形態にかかるクリーンブース構造の作用効果の説明に先立ち、図２を参照して従来技術によるクリーンブースの不都合について説明する。図２に示す比較例にかかるクリーンブースでは、ブース１０１の上部にファンフィルターユニット１０５が設けられ、ファンフィルターユニット１０５の吹出し口１０５ｂからブース１０１の内部へ清浄な空気を吹き出す構成が採用されている。

したがって、ファンフィルターユニット１０５からの清浄空気の流入によりブース１０１内は陽圧になり、ブース１０１内の清浄空気が常時開放状態の開口部１０２から外へ流出する。その結果、外部の汚染物質が開口部１０２を介してブース１０１内へ侵入するのを避けることができる。しかしながら、ブース１０１内の清浄空気を開口部１０２から外へ流出させているため、ブース１０１に隣接した周辺領域、とりわけ開口部１０２に隣接した周辺領域の気流が大きく乱され、この気流の乱れに起因して周辺領域で製品が汚染される恐れがあった。

これに対し、第１実施形態のクリーンブース構造では、図１に示すように、メインブース１と開口部２を介して連通するサブブース３と、吸い込んだ空気を清浄にしてメインブース１内へ吹き出すファンフィルターユニット５の吸込み口５ａへサブブース３内の空気を還流させる還気経路６とを付設している。この場合、メインブース１から開口部２を介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部４を介して外部へ流出することなく、還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。

また、外部から開口部４を介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部２を介してメインブース１内へ流入することなく、還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。その結果、外部からメインブース１内への汚染物質の侵入を阻止することができ、ひいてはメインブース１内の清浄環境を保持することができる。また、サブブース３内から開口部４を介して外部へ空気が流出するのが阻止されるので、周辺領域の気流が乱されることなく、ひいては周辺領域で製品が汚染されることがない。特に、メインブース１内で外部へ流出させることのできない有害物質等を扱う場合、メインブース１からサブブース３内へ有害物質等が流入しても、サブブース３内の負圧により開口部４を介して外部へ有害物質等が流出するのを防ぐことができる。

以上のように、第１実施形態のクリーンブース構造では、開口部４を介して外部からサブブース３内へ汚染物質が侵入しても、この汚染物質が開口部２を介してサブブース３からメインブース１内へ流入することがない。また、開口部２を介してメインブース１からサブブース３内へ流入した空気は、開口部４を介してサブブース３から外部へ流出することがない。その結果、メインブース１の内部空間を清浄な環境に保持することができ、且つ周辺領域においても良好に汚染制御することができる。

図３は、本発明の第２実施形態にかかるクリーンブース構造の構成を概略的に示す図である。第２実施形態は、図１の第１実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第２実施形態では、開口部４ａを介してサブブース３と連通した第２メインブース７を付設している点が、第１実施形態と相違している。したがって、図３では、図１に示す構成要素と同様の機能を有する要素に、図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第２実施形態の構成および作用を説明する。

図３を参照すると、第２実施形態にかかるクリーンブース構造は、内部空間を清浄な環境に保持すべき第２メインブース７と、吸込み口８ａから吸い込んだ空気を清浄にして吹出し口８ｂから第２メインブース７の内部へ吹き出すファンフィルターユニット８と、サブブース３の内部の空気をファンフィルターユニット８の吸込み口８ａへ導くための第２還気経路（還気チャンバ）９とを備えている。第２メインブース７は、開口部４ａを介してサブブース３と連通している。サブブース３は、常時開放状態にある開口部４ｂを介して外部と連通している。

開口部４ｂは、サブブース３の側部のうち、図３の紙面に平行な奥側の側部に形成されている。一方、開口部４ａは、サブブース３の側部（あるいは第２メインブース７の側部）のうち、図３の紙面に垂直な右側部に形成されている。ファンフィルターユニット８の吹出し口８ｂは、第２メインブース７の上部に設けられている。第２還気経路９は、サブブース３の上部に開口し、第１メインブース１のための還気経路６と一体に形成されている。

第２実施形態では、第１メインブース１が保持すべき清浄環境と第２メインブース７が保持すべき清浄環境とが異なる。具体的には、一方の清浄環境と他方の清浄環境とで要求される清浄度が異なったり、一方の清浄環境と他方の清浄環境とで使用するガスが異なったりする。なお、使用するガスが異なる場合には、必要に応じて、ファンフィルターユニット５および８に所要の特性を有するケミカルフィルタが付設される。

第２実施形態では、第２メインブース７から開口部４ａを介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部４ｂを介して外部へ流出することなく、還気経路９を介してファンフィルターユニット８へ、あるいは還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。第１メインブース１から開口部２を介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部４ｂを介して外部へ流出することなく、還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ、あるいは還気経路９を介してファンフィルターユニット８へ還流する。

また、外部から開口部４ｂを介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部４ａを介して第２メインブース７内へ流入することなく、且つ開口部２を介して第１メインブース１内へ流入することなく、還気経路９を介してファンフィルターユニット８へ、あるいは還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。

その結果、第２実施形態にかかるクリーンブース構造では、メインブース１および７の内部空間を清浄な環境に保持することができ、且つ周辺領域においても良好に汚染制御することができる。特に、２つのメインブース１と７との間でクロスコンタミネーションを発生させることなく、互いに異なる清浄環境として独立させた状態で２つのメインブース１と７とをサブブース３を介して連結することができる。

図４は、本発明の第３実施形態にかかるクリーンブース構造の構成を概略的に示す図である。第３実施形態は、図１の第１実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第３実施形態では、常時開放状態の開口部２および４を介してメインブース１に連続的な製品の搬入・搬出経路１１が接続可能な点が、第１実施形態と相違している。したがって、図４では、図１に示す構成要素と同様の機能を有する要素に、図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第３実施形態の構成および作用を説明する。

図４（ａ）および（ｂ）を参照すると、第３実施形態のクリーンブース構造では、サブブース３の上部および下部に、還気経路６に接続された吸込みファン１０ａおよび１０ｂがそれぞれ付設されている。この吸込みファンはさらに側面（図示せず）に付設されていても良く、その場合、サブブース３内には開口部の四周を囲むような形で還気経路６に接続された吸込みファンが付設されることになる。サブブース３の上部に設けられた吸込みファン１０ａにより吸い込まれたサブブース３内の空気は、還気経路６を介して、ファンフィルターユニット５へ還流する。サブブース３の下部に設けられた吸込みファン１０ｂにより吸い込まれたサブブース３内の空気も、図示されていない場所でダクトにより還気経路６と接続され、還気経路６を介して、ファンフィルターユニット５へ還流する。

図４（ａ）には、クリーンブース構造に搬入・搬出経路１１が接続されていない状態が示されている。図４（ｂ）には、メインブース１に連続的な製品の搬入・搬出経路１１が常時開放状態の開口部２および４を介してクリーンブース構造に接続されている状態が示されている。なお、図４（ａ）および（ｂ）では、サブブース３の上部および下部に吸込みファン１０ａおよび１０ｂがそれぞれ付設されているが、必要に応じてサブブース３の側部にも還気経路に接続された吸込みファンを設けることもできる。

以下、第３実施形態にかかるクリーンブース構造の作用効果の説明に先立ち、図５を参照して従来技術によるクリーンブースの不都合について説明する。図５（ａ）および（ｂ）に示す比較例にかかるクリーンブースでは、ブース１０１の上部にファンフィルターユニット１０５が設けられ、ファンフィルターユニット１０５の吹出し口１０５ｂからブース１０１の内部へ清浄な空気を吹き出す構成が採用されている。

また、開口部１０２を介してブース１０１と連通し且つ開口部１０４を介して外部と連通する前室１０３と、前室１０３の上部に設けられた吹出しファン１０６と、前室１０３の下部に設けられた吸込みファン１０７とを備えている。したがって、ファンフィルターユニット１０５からの清浄空気の流入によりブース１０１内は陽圧になり、ブース１０１内の空気が開口部１０２から前室１０３へ流出する。

一方、前室１０３では、吹出しファン１０６から吸込みファン１０７への空気の流れによりエアカーテンが形成される。したがって、図５（ａ）に示すように、連続的な製品の搬入・搬出経路１１が接続されていない状態では、前室１０３に形成されるエアカーテンの作用により、外部の汚染物質が開口部１０２および１０４を介してブース１０１内へ侵入するのを避けることができる。また、前室１０３に形成されるエアカーテンの作用により、ブース１０１内の空気が開口部１０２および１０４を介して外部へ流出しないため、開口部１０４に隣接した周辺領域で製品が汚染されることがない。

しかしながら、図５（ｂ）に示すように、連続的な製品の搬入・搬出経路１１が開口部１０２および１０４を介してブース１０１に接続されている状態では、前室１０３に形成されるエアカーテンを製品が通過する際に、製品などによりエアカーテンの噴流が乱れ、いわゆるエアカーテンによる遮断効果を期待することができなくなる。さらに、乱れた噴流が周辺の環境に影響し、却って周辺領域に汚染を引き起こしてしまう恐れがあった。

これに対し、第３実施形態のクリーンブース構造において、図４（ａ）に示すように連続的な製品の搬入・搬出経路１１が接続されていない状態では、メインブース１から開口部２を介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部４を介して外部へ流出することなく、吸込みファン１０ａおよび１０ｂの作用により還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。また、外部から開口部４を介してサブブース３内へ流入した空気は、開口部２を介してメインブース１内へ流入することなく、吸込みファン１０ａおよび１０ｂの作用により還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。

一方、図４（ｂ）に示すように連続的な製品の搬入・搬出経路１１が開口部２および４を介してメインブース１に接続されている状態では、メインブース１から開口部２を介してサブブース３内へ流入した空気は、搬入または搬出される製品により多少乱されることがあっても開口部４を介して外部へ流出することなく、吸込みファン１０ａおよび１０ｂの作用により還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。また、外部から開口部４を介してサブブース３内へ流入した空気は、搬入または搬出される製品により多少乱されることがあっても開口部２を介してメインブース１内へ流入することなく、吸込みファン１０ａおよび１０ｂの作用により還気経路６を介してファンフィルターユニット５へ還流する。

こうして、第３実施形態のクリーンブース構造では、連続的な製品の搬入・搬出経路１１が接続されていてもいなくても、外部からメインブース１内への汚染物質の侵入を阻止することができ、ひいてはメインブース１内の清浄環境を保持することができる。また、サブブース３内から開口部４を介して外部へ空気が流出するのが阻止されるので、周辺領域の気流が乱されることなく、ひいては周辺領域で製品が汚染されることがない。

なお、上述の説明では、ブースの上部および側部において開口部を除く部分が、簡易なパーティーションパネルにより覆われている。しかしながら、これに限定されることなく、ブースの上部および側部を覆う材料については様々な変形例が可能である。一例として、例えば帯電防止ビニールシートによりブースの上部および側部を覆う構成でも良い。

また、上述の説明では、クリーンルーム内に設置されて局所的な清浄環境を提供するクリーンブースに対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、クリーンルーム以外の場所に設置されて局所的な清浄環境を提供するクリーンブースに対して本発明を適用しても良い。

１，７ メインブース
２，４ 開口部
３ サブブース
５，８ ファンフィルターユニット
６，９ 還気経路

Claims (6)

1. 局所的な清浄環境を提供するクリーンブース構造において、
   内部空間を清浄な環境に保持すべきメインブースと、
   第１開口部を介して前記メインブースと連通し且つ第２開口部を介して外部と連通したサブブースと、
   吸込み口から吸い込んだ空気を清浄にして吹出し口から前記メインブースの内部へ吹き出すファンフィルターユニットと、
   前記サブブースの内部の空気を前記ファンフィルターユニットの前記吸込み口へ導くための還気経路とを備えていることを特徴とするクリーンブース構造。
2. 前記ファンフィルターユニットの前記吹出し口は、前記メインブースの上部に設けられ、前記還気経路は、前記サブブースの上部に開口していることを特徴とする請求項１に記載のクリーンブース構造。
3. 前記サブブースの上部および下部には、前記還気経路に接続された吸込みファンが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のクリーンブース構造。
4. 第３開口部を介して前記サブブースと連通して、内部空間を清浄な環境に保持すべき第２メインブースと、
   吸込み口から吸い込んだ空気を清浄にして吹出し口から前記第２メインブースの内部へ吹き出す第２ファンフィルターユニットと、
   前記サブブースの内部の空気を前記第２ファンフィルターユニットの前記吸込み口へ導くための第２還気経路とをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクリーンブース構造。
5. 前記第２ファンフィルターユニットの前記吹出し口は、前記第２メインブースの上部に設けられ、前記第２還気経路は、前記サブブースの上部に開口していることを特徴とする請求項４に記載のクリーンブース構造。
6. 前記第２還気経路は、前記還気経路と一体に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のクリーンブース構造。

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