JPH03244944A - クリーンルーム構築システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、既存の建物の内部に、必要とする空気清浄度
及び室温を有するクリーンルームを、短期間に且つ簡易
な施工によって作り出せるようにした多目的クリーンル
ームの構築システムに関する。

〔従来の技術］ 従来より、クリーンルーム専用でない既存の建物内に簡
易な施工によって本格的なりリーンルームを実現する技
術が種々試みられており、その−例を以下に説明する。

先ず、建物内の天井付近に所定の形状寸法の小枠を多数
有する天井フレームを天井裏スペースを残して張り渡し
、その小枠にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）或いは
盲板を嵌め込むことによって新天井面を完成させる０次
に、建物の下方に多孔材（例えばグレーチング材）を、
床下スペースを残して張り渡すことによって新庄面を形
成する。

更に５新天井面及び新庄面に挟まれた空間（以下「中層
空間」という）を縮方向の仕切によって複数の領域に区
分し、各領域に対応する新天井面には当該領域で必要と
される清浄度に応した数のＦＦＵを設置することによっ
て、清浄度の異なる複数のクリーンルームを実現する。

この結果、天井裏スペースをプレナムチャンバーとして
、また床下スペースをレターンプレナムとして、更に中
層空間のうちで特に高い清浄度の必要とされない領域（
例えば「通路」等）をレターンエリアとして利用できる
ので、大規模な工事をしなくても既存の建物を簡易にク
リーンルームとして利用することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、前記従来例によれば既存の建物を簡易迅
速にクリーンルームに改造することができる。

しかし、従来はクリーンルーム内の室温調節を空気循環
経路の適宜な個所に設置した空調機を用いて行っていた
ため、以下のような問題点があった。

■プレナムチャンバーやレターンプレナム等をも含めた
クリーンルーム全体を一律に冷却することになるため、
特に重点的に冷房する必要がある領域とそれほど冷却す
る必要のない領域とがある場合に、それぞれの冷房負荷
に応したきめの細かい室温の設定・維持が不可能となる
。

■建物のほぼ全体を冷却する能力を有する熱源施設（冷
凍機、冷却塔、ポンプ等）を設置するためにはかなり広
いスペースが必要であり、このスペースを当該建物内あ
るは近隣する場所に予め確保しておく必要がある。

■冷却機において発生するドレンを排水するためのドレ
ン配管をする必要がある。

■−旦設置した冷却機を他の場所に移設するのに手間が
掛かるうえ、新たに設置スペースを確保しなければなら
ないので、クリーンルーム内のレイアウト変更に柔軟に
対処し得ない。

■熱源施設の機器が故障した場合には、クリーンルーム
全体の冷却が一遍に停止してしまう。

この発明は、従来例の有する以上の問題点を解消するこ
とが可能なりリーンルーム構築システムの提供を目的と
する。

〔課題を解決する手段〕

上記目的を達成するために２本発明に係るクリーンルー
ム構築システムはその請求項１において。

天井フレームによって格子状にモジュール化された天井
面に必要数のファンフィルタユニット（ＦＦＵ）を設置
し、天井裏空間をプレナムチャンバーに、床下空間をレ
ターンプレナムに構成すると共に該レターンプレナムか
らプレナムチャンバーに空気が流通するレターンエリア
を備え、該ＦＦＵの設置数または稼動数の選定により所
望の空気循環経路を形成するようにしたクリーンルーム
において、該空気の循環経路に必要数の空気冷却用熱交
換器（直膨型ドライコイルユニット）を配置すると共に
、この直膨型ドライコイルユニットに冷媒を循環供給す
るための圧縮機および凝縮器を含む室外機をクリーンル
ーム外に配置し、この直膨型ドライコイルユニットによ
ってクリーンルーム内で発生する顕熱負荷の実質上全て
を処理すると共に各ドライコイルユニットの表面温度を
ここを通過しようとする空気の露点温度より高く維持す
るよう構成した。

また、その請求項２においては、前記直膨型ドライコイ
ルユニットを天井フレームによって格子状にモジュール
化された天井面に設置するよう構成した。

また、その請求項３においては、前記直膨型ドライコイ
ルユニットをクリーンルーム内における製造機器等の内
部熱負荷発生帯域の該天井面と。

レターンエリアの該天井面に配置し、前者のドライコイ
ルを通過した空気が該内部熱負荷発生帯域の天井面に設
置されたＦＦＵに導かれ、後者のドライコイルユニット
を通過した空気がプレナムチャンバー内に送り込まれる
よう構成した。

また、その請求項４においては、前記直膨型ドライコイ
ルユニットをレターンプレナムに配置するよう構成した
。

また、その請求項５においては、　前記直膨型ドライコ
イルユニットを内部熱負荷発生帯域の床下レターンプレ
ナムへの吸込面に配置するよう構成した。

さらに、その請求項６においては、複数個の直膨型ドラ
イコイルユニットを共通の冷媒配管で室外機に接続する
よう構成した。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

第１図は１本発明に係るクリーンルーム構築ンステムの
全体を示す簡略図である。

図示の通り、既設建物２の天井４付近に天井裏スペース
６を残して天井フレーム８が張り渡されており、新天井
１０が形成されている。尚１図示は省略したが、該天井
フレーム８はアルミニウム等で形成された所定形状のバ
ーを複数本縦横に一定の間隔をおいて直交させることに
よって形成されており、その結果所定の形状寸法を有す
るモジュール化された小枠が多数形成されている。一方
圧１２の付近には、床下スペース１４を残して多孔材（
例えばグレーチング材）１６が張り渡されており。

その結果、新庄面１８が形成されている。このようにし
て５建物２の内部は、天井裏スペース６、床下スペース
１４及び新天井及び新庄面によって挟まれた空間（以下
「中層空間」という）の３つの領域に区分される。そし
て９前記中層空間は主として高度の清浄度が要求される
クリーンルーム２０として利用されるが、その他にも縦
方向の仕切２１によって複数の領域に区分され、それら
は機械の保守点検等を行うサービス域２２や通路２４等
として利用される。

床下スペース１４には、外ｍ＊２６及び排風機２８が設
置されている。而して、核外調１１２６によって新鮮外
気を建物２内に供給すると共に、排風機２８によって建
物２内の空気を外部に排出し、以て建物２内の換気を行
っている。また、核外ｌｌＳｍには加湿器及び除湿器が
内蔵されており、これらによってクリーンルーム内の湿
度調整を行っている。

前記フレーム８に形成された小枠には、該小枠をちょう
ど塞ぐ形状寸法を有したファンフィルタユニット（ＦＦ
Ｕ）３０が装着されている。ＦＦＵ３Ｏは直方体形状を
しだケーシング内にファン３２及び高性能フィルタ　（
ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡフィルタ）３４を内蔵しており
、上部開口３６から天井裏スペース６の空気をケーシン
グ内に取り入れ、下部開口から排出する過程で塵芥等を
その高性能フィルタ３４によって除去し空気を清浄化す
る。尚、ＦＦＵ３Ｏ自体は公知のため、これ以上の説明
は省略する。

フレーム８には、さらに上記小枠をちょうど塞ぐ形状寸
法を有した空気冷却用熱交換器たる直膨型ドライコイル
ユニット４０が装着されている。この直膨型ドライコイ
ルユニット４０は、第２図に示すように、その内部には
蒸発器として機能する冷却コイル４２が取り付けられた
フィンチューブ型熱交換器である。冷却コイル４２には
、冷媒供給管４４および膨張弁４６を介して冷媒が供給
され、この冷媒は冷却コイル４２内で蒸発される。その
際にユニットの下方から（すなわち室内側から）ユニ・
７ト内に流入した空気がこのユニットに接触することに
よって冷却され、天井裏スペース６内に放出される。

直膨型ドライコイルユニット４０は冷媒配管（冷媒供給
管４４および冷媒排出管５２）を介して室外機たる室外
ユニット５４と連結され、冷媒回路を形成している。室
外ユニット５４内には、圧縮機５６．凝縮器５８．ファ
ン６０．アキュムレータ６２及び受液器６４が設置され
ている。該圧縮機６０によって圧縮され高温高圧化した
ガス冷媒は、凝縮器５８内を通過する際にファン６０に
よる送風によって冷却され液状となる。該液冷媒は受液
器６４及び冷媒供給管４４を介して直膨型ドライガイル
ユニット４０内に運ばれ、膨張弁４６を通過し減圧され
た後に冷却コイル４２内に供給される。冷却コイル４２
内に導かれた冷媒は２回りの空気から熱を奪って蒸発し
ガス化する。このガス冷媒は、冷媒排出管５０を経て蒸
発圧力調整弁５２およびアキュムレータ６２を介して圧
縮機６０内に戻される。

第３図は直膨型ドライコイルユニ７）４０の表面温度が
露点温度以下にならないように制御するノステムを示し
たもので、ＦＦｔＪ３０の吹出側に設置された温度セン
サ５３の検出信号を温度調節計５５に送り、この温度ｔ
Ａ節計５５の設定幅内に温度センサ５３の検出値が収ま
るように、温度調節計が圧縮機５６に０Ｎ−ＯＦＦ、　
　またはＯＮ−アンロード、　０ＦＦ−アンロードの制
御指令を発する。これによって、クリーンルーム内は設
定温度幅内に維持される。他方。

圧縮ｌＲ５６の吸込側に設置された蒸発圧力調整弁５２
はドライコイル（蒸発器）２０での冷媒の版発圧力が所
定の圧力以下に下がらないように調節する。

この蒸発圧力調整弁５２は第４図に示すように、圧力調
節バネ５７によって付勢された弁体５９を有する直動型
のもので、この弁５２によって圧縮機吸込側の抵抗を変
化させる。これにより圧縮機への吸込圧力は低下するも
のの暴発器での蒸発圧力は一定となるような働きをする
。冷媒としてＲ−２２を使用した場合、この蒸発圧力調
整弁５２によって茂発器の蒸発圧力を例えば約６　ｋｇ
／ｃｍ”Ｇより下がらないように制御することで蒸発温
度を１０’Ｃに保つことができる。なお、膨張弁４６に
は感温膨張弁を使用する。このようにして冷却コイル４
２の表面温度を空気の露点温度より高く維持する。

室外ユニット５４はクリーンルームの外に設置されるが
、これは建物の屋外でも、或いは天井裏を別途区画した
スペース等適当な空きスペースに設置してもよい、また
第２図のように１台の室外ユニット５４に１台の直膨型
ドライコイルユニット４０を対応させてもよいが、第５
図に示すように１台の室外ユニット５４に複数台の直膨
型ドライコイルユニット４０を対応させるいわゆるマル
チタイプを採用することにより、−層効率化を図ること
ができる。この場合１台の室外ユニット５４内に複数の
圧縮機５６および凝縮器５８を内蔵させ、それぞれに複
数台の直膨型ドライコイルユニット４０を対応させるこ
とによって別系統の冷媒回路を形成することもできる。

以上述べたＦＦＵ３Ｏ及び直膨型ドライコイルユニット
４０の設置台数は、要求される空気清浄度及び冷房負荷
によって決定される。例えば、特に高い清浄度の要求さ
れるクリーンルーム２０上のフレーム８には数多くのＦ
ＦＵ３Ｏを設置する。逆に空気清浄化の必要性の低い通
路２４上のフレーム８にはＦＦＵ３Ｏを設置せず４代わ
りに直膨型トライコイルユニット４０を設置する。また
、中程度の清浄度が要求され、且つ高い冷房負荷が生し
るるサービス域２２上のフレーム８には、必要台数のＦ
ＦＵ３Ｏを設置し、さらに空いている小枠には直膨型ド
ライコイルユニット４０を設置する。

尚２図示は省略したが、フレーム８の小枠のうちＦＦＵ
３Ｏも直膨型ドライコイルユニット４０も設置する必要
がない部分には、小枠と略等しい寸法形状を有する盲パ
ネルを嵌装することによって該小枠を閉塞し、清浄化さ
れていない空気がクリーンルーム２０内等に侵入するこ
とを防ぐ。

第１図において、ＦＦＵ３Ｏに内蔵されたファン３２を
稼動させることによって、天井裏スペース６内の空気が
ＦＦＵ３Ｏ内に吸引され、そのフィルタ３４を通過する
ことによって清浄化された空気がクリーンルーム２０及
びサービス域２２に吹き出され中間帯域を下鋒しながら
室内を浮遊している塵芥等を捕捉し、多孔材１６で形成
された新庄面１８を通過して床下スペース１４に流れ込
む。床下スペース１４の空気は通路２４に床下側から上
昇し１通路上のフレーム８に設置された直膨型ドライコ
イルユニット４０を通過する際に冷却される。この冷却
された空気は、再びＦＦＵ３Ｏ内で清浄化された後にク
リーンルーム２０等に供給される。

以上のように、天井裏スペース６はプレナムチャンバー
として、また床下スペースはレターンプレナムとして、
更に通路はレターンエリアとしての役割を果たす。すな
わち、ＦＦＵ３Ｏおよび直膨型ドライコイルユニット４
０の設置数や設置箇所を選定することによって、所望の
空気循環経路を形成することができる。

尚２図中のサービス域２２のように、同一の領域上のフ
レーム８にＦＦＵ３Ｏと直膨型ドライコイルユニット４
０の双方を設置し、これらをダクト６６等を介して連通
させる場合には、その領域のみを重点的に冷却すること
が可能となる。すなわち、ＦＦＵ３Ｏから放出された空
気の一部は床下スペース１４に到達する前に直膨型ドラ
イコイルユニット４０内に吸い込まれ、そこで冷却され
た空気は天井裏スペース６全体に拡散することなく直接
にＦＦＵ３Ｏに戻され、再度清浄化され室内に放出され
る。

この結果、システム全体の冷房負荷処理とは別個に、あ
る特定領域内でローカルな冷却サイクルを形成すること
ができ、より効率的に高い冷房負荷を処理することがで
きる。これは製造機器が設置されている等の理由によっ
て特に高い冷房負荷が発生する領域を冷却する場合に存
効である。

或いは、ダクト６６等を介して連通させる代わりに、特
定のＦＦＵ３Ｏと直膨型ドライコイルユニット４０とに
天井裏側からボックス６８を被せ、天井裏スペース６内
に２重のプレナムチャンバーを形成することによっても
、ダクト接続の場合と同様の効果を達成することができ
る。

次に、第６図〜第９図において１本発明に係るクリーン
ルーム構築システムの応用例を示す。

第６図の例は、高度の空気清浄度が要求されるクリーン
ルーム２０上のフレーム８にＦＦＵ３Ｏのみを載置する
と共に１通路２４上にはドライコイルユニット４０のみ
を載置して建物２全体の冷却を行っている。

一方、高い発熱量を有する機材７０等が置かれているサ
ービス域２２上のフレーム８には専用のドライコイルユ
ニット４０及びＦＦＵ３Ｏが載置されており、該ドライ
コイルユニット４０とＦＦＵ３Ｏとはダクト６６を介し
て連通されている。また、床面ば多孔材１６の代わりに
通気性を有さない材料７２によって構成されている。従
って、ＦＦＵ３Ｏから放出された清浄空気は、すべて床
面で癩ね返されてドライコイルユニット４０内に戻され
るので、サービス域２２のみを重点的に冷却することが
できる。

第７回は、第４図と略同様であるが、ダクト６６を介し
てＦＦＵ３Ｏとドライコイルユニット４０とを連通ずる
代わりに、サービス域２２上のフレーム８に載置された
ＦＦＵ３Ｏ及びドライコイルユニット４０の上からボッ
クス６８をすっぽりと被せ、天井裏スペース６内に二重
のチャンバーを形成することによって、冷却空気が他の
領域に拡散するのを防いでいる点に特色がある。

第８図は１通路２４上のフレーム８にドライコイルユニ
ット４０を載置する代わりに１通路の床下にドライコイ
ルユニット４０を設置した点で第６図と相違する。

第９図は、サービス域２２での高い冷房負荷に対処する
ために、専用のドライコイルユニット４０を床下に設置
した例である。この場合には２通気性を確保するために
ドライコイルユニット４０の空気取入口に対応する部分
の床材が多孔材１６にて形成されていることは云うまで
もない０本例の場合ドライコイルユニット４０をフレー
ム８に設置する必要がないので、その分フレーム８にＦ
ＦＵ３Ｏを多く載置することができる。従って、高い冷
房負荷を有し、かつ高い空気清浄度が要求される領域に
おいて好適である。

〔作用効果〕

本発明に係るクリーンルーム構築システムは以上の構成
を有するため、以下の効果を有する。

■直膨型ドライコイルユニットを任意の箇所に必要個数
設置することによってクリーンルーム内の室温調節を行
うため、各領域における熱負荷の大きさに対応した。き
めの細かい室温調節が可能となる。

■直膨型ドライコイルユニットを通過することによって
冷却された空気を直接に任意のＦＦＵに導くことができ
るので、特に高い熱負荷の生ずる領域を他の領域から切
り離して重点的に冷却することができる。

■コンパクトな直膨型ドライコイルユニ・７トを必要に
応じた個数だけ分散して設置するので、大型の冷却機を
設置するためのまとまったスペースを確保する必要がな
い。

■直膨型ドライコイルユニットにドレンが生じないよう
構成されているため、ドレン配管をする必要がない。

■直膨型のドライコイルユニットであるため、各ユニッ
トに冷水を供給する必要がない。したがって、冷水を供
給するための熱源施設（冷凍機や冷却塔など）を別個に
設置する必要がなく既存の建物をより簡易迅速にクリー
ンルーム化できる。また、水配管の必要もないため、配
管事故による漏れの発生を回避できる。

■上記■■■のことから、直膨型ドライコイルユニット
の移設が容易であり、クリーンルーム内のレイアウト変
更にも柔軟に対処できる。

■圧縮機等を内蔵した室外ユニットを室外に設置し、冷
媒配管を介して直膨型ドライコイルユニットと連結させ
たので、圧縮機による騒音発生を防くことができる。

■室外ユニット及びこれに対応する単または複数の直膨
型ドライコイルユニットごとに独立した基本単位を構成
しているため、故障時の危険分散を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクリーンルーム構築システムの全
体構成を示す簡略図、第２図は直膨型ドライコイルユニ
ットと室外ユニットとの連結状態を示す冷媒回路図、第
３図は温度制御を説明するためのシステム構成図、第４
図は蒸発圧力調整弁の略断面図、第５図は直膨型ドライ
コイルユニ・ノドと室外ユニットとの連結状態の他の例
を示す冷媒回路図、第６図〜第９図はいずれも本発明に
係るクリーンルーム構築システムの応用例を示す説明簡
略図である。 ６　・ ８　・ １０　・ １４　・ ３０　・ ４０　・ ４６　・ ５２　・ ５３　・ ５４　・ ５５　・ 符号の説明 ・天井裏スペース ・天井フレーム ・天井面 ・床下スペース ・ファンフィルタユニット（ＦＦＵ） ・直膨型ドライコイルユニット ・膨張弁（感温型膨張弁） ・蒸発圧力調整弁 ・温度センサ ・室外機（室外ユニット） ・温度調節計 ５６　・ ・圧縮機 ５８　・ ・凝縮器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）天井フレームによって格子状にモジュール化され
   た天井面に必要数のファンフィルタユニット（ＦＦＵ）
   を設置し、天井裏空間をプレナムチャンバーに、床下空
   間をレターンプレナムに構成すると共に該レターンプレ
   ナムからプレナムチャンバーに空気が流通するレターン
   エリアを備え、該ＦＦＵの設置数または稼動数の選定に
   より所望の空気循環経路を形成するようにしたクリーン
   ルームにおいて、該空気の循環経路に必要数の空気冷却
   用熱交換器（直膨型ドライコイルユニット）を配置する
   と共に、この直膨型ドライコイルユニットに冷媒を循環
   供給するための圧縮機および凝縮器を含む室外機をクリ
   ーンルーム外に配置し、この直膨型ドライコイルユニッ
   トによってクリーンルーム内で発生する顕熱負荷の実質
   上全てを処理すると共に各ドライコイルユニットの表面
   温度をここを通過しようとする空気の露点温度より高く
   維持するよう構成したクリーンルーム構築システム。
2. （２）前記直膨型ドライコイルユニットは、天井フレー
   ムによって格子状にモジュール化された天井面に設置さ
   れる請求項１に記載のクリーンルーム構築システム。
3. （３）前記直膨型ドライコイルユニットは、クリーンル
   ーム内における製造機器等の内部熱負荷発生帯域の該天
   井面と、レターンエリアの該天井面に配置され、前者の
   ドライコイルを通過した空気が該内部熱負荷発生帯域の
   天井面に設置されたＦＦＵに導かれ、後者のドライコイ
   ルユニットを通過した空気がプレナムチャンバー内に送
   り込まれる請求項１に記載のクリーンルーム構築システ
   ム。
4. （４）前記直膨型ドライコイルユニットは、レターンプ
   レナムに配置される請求項１に記載のクリーンルーム構
   築システム。
5. （５）前記直膨型ドライコイルユニットは、内部熱負荷
   発生帯域の床下レターンプレナムへの吸込面に配置され
   る請求項１に記載のクリーンルーム構築システム。
6. （６）前記直膨型ドライコイルユニットは、その複数個
   が共通の冷媒配管で室外機に接続される請求項１に記載
   のクリーンルーム構築システム。