特許 7631570 クリーンルームの空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-07

(45)【発行日】2025-02-18

(54)【発明の名称】クリーンルームの空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/167 20210101AFI20250210BHJP

   F24F 7/06 20060101ALI20250210BHJP

【ＦＩ】

F24F3/167

F24F7/06 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024007228

(22)【出願日】2024-01-22

【審査請求日】2024-01-22

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】弁理士法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 彰

(72)【発明者】

【氏名】佐古 俊晴

(72)【発明者】

【氏名】樋口 康博

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 賢知

【審査官】町田 豊隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２９１９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２４１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６１６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５６２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０５６５９２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ ３／１６７

Ｆ２４Ｆ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象空間の平面視における一部の領域に、線状に配列した複数台の送風ユニットを備えると共に、
対象空間内の空気または対象空間から吸い出した空気を冷却して前記送風ユニットに向かわせる冷却ユニットを備え、
前記送風ユニットは、該送風ユニットより下側の部分における水平４方向の全面が開放された構成の条件下で、浄化された冷却の空気を、吹出口から水平４方向の全面開放の下方空間を介して下方の床の衝突面へ送り出すよう配置される共に、前記送風ユニットから送り出された空気にとって水平４方向のうち１方向には壁が位置し、別の２方向には、隣接する別の送風ユニットから送り出される下向きの空気の流れが存在することにより、前記衝突面に衝突した空気の主流がコアンダ効果によって対象空間の床に沿って流れるよう構成され、
前記送風ユニットの吹出口は、床の衝突面から水平４方向の全面開放の下方空間を介して配置されるように、前記送風ユニットの吹出口の前記衝突面に対する高さ位置は０．５ｍ以上３．０ｍ以下であり、
前記送風ユニットにおける吹出風速は０．２５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下であること
を特徴とするクリーンルームの空調システム。

【請求項2】

前記送風ユニットから送り出される空気の主流のうち少なくとも一部が、対象空間の壁に沿って下方に流れた後、さらに対象空間の壁および床に沿って流れるよう、前記送風ユニットおよび対象空間の壁が配置されていること
を特徴とする請求項１に記載のクリーンルームの空調システム。

【請求項3】

前記送風ユニットの上方に、対象空間内の空気を冷却する冷却ユニットを備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のクリーンルームの空調システム。

【請求項4】

対象空間から吸い出した空気を冷却する冷却ユニットを対象空間の外に備えると共に、
対象空間内の空気を吸い出して前記冷却ユニットに導く吸込口と、
前記冷却ユニットからの空調空気を対象空間に供給する供給口とを備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のクリーンルームの空調システム。

【請求項5】

前記送風ユニットは対象空間の壁に沿って配列されていること
を特徴とする請求項１に記載のクリーンルームの空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クリーンルームの空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

図８はクリーンルームにおける空調システムの一例を示している。対象空間Ｓはボールルーム方式の工業用クリーンルームとして構成されており、天井１には複数の送風ユニット２が設置されている。送風ユニット２は、天井１の上方の空気をファンにより筐体内に吸い込んでフィルタに吹き付け、該フィルタを通って浄化された空気を下方の対象空間Ｓへ送り出すようになっている。

【0003】

対象空間Ｓの床３は、パンチングパネルやグレーチング等を素材とする上げ床として構成されている。送風ユニット２から対象空間Ｓに送り込まれた空気は、床３の開孔を通って還気として床下の空間に抜け、床下と天井裏を連通するレタンシャフト４を通って天井裏の空間へ送られ、再度送風ユニット２から対象空間Ｓに供給される。

【0004】

工業用クリーンルームである対象空間Ｓでは生産装置等の機器５が稼働しており、室内の空気は、機器５の排熱を受け取り昇温した状態となり、還気として床下へ抜ける。昇温した還気は、床下から天井裏へ戻って再度送風ユニット２から送り出されるまでの間に、機器５の稼働に適した温度まで冷却される必要がある。ここに示した例では、レタンシャフト４の入口付近にドライコイルである冷却ユニット６を備え、対象空間Ｓの床３を抜けた後の還気を冷却するようになっている。

【0005】

こうして、図８に示す空調システムでは、対象空間Ｓにおいては清浄な空気を送風ユニット２から供給しつつ、対象空間Ｓを含む設備全体で空気を循環させるようになっている。このような空気の循環において、送風ユニット２は対象空間Ｓに対し空気を概ね下向きに送り出すが、これによって形成される気流は一方向の押し出し流ではなく、室内で生じた塵埃を清浄空気により希釈混合するような非一方向の気流である。

【0006】

尚、ここに示した例は模式化した図であって、実際の工業用クリーンルームには、図示されている以外に、例えば外調機や加湿器といった設備がさらに設けられることが通常であるが、ここでは図示を省略している。

【0007】

この種のクリーンルームの空調システムに関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００８－１２８６１８号公報

【文献】特開２０２３－１４６６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、上述の如き従来のクリーンルームでは、空気の循環やメンテナンス等のため、対象空間Ｓの周囲に、該対象空間Ｓから区画された空間がある程度の広さで必要である。多数の送風ユニット２が設置された天井１の上方には、送風ユニット２への空気の流れを確保し、且つ送風ユニット２のメンテナンスを可能とするために天井裏の空間が必要であるし、上げ床として設置された床３の下方にも、空気の流路として、また用力スペースあるいはメンテナンス用のスペースとして、ある程度の高さの床下空間を設ける必要がある。結果として、クリーンルームとして利用し得る領域が制限され、また設備全体の巨大化も招いていた。

【0010】

また、対象空間Ｓに上述の如き非一方向の気流を広く供給するためには、広い面積の天井１をセル天井として構築し、そこに送風ユニット２を配置する必要がある。尚、クリーンルームの構成によっては、送風ユニットが天井に疎らに配置されるような場合もあるが、そういった場合でも、送風ユニットを一定の間隔で配置するため、送風ユニットとブランクパネルにより、やはり広い面積の天井を構築する必要がある。

【0011】

さらに、天井裏の空間には、送風ユニット２の稼働に伴い陰圧が生じるため、天井裏の空間に外部から塵埃が侵入することを防ぐような仕組みが躯体側に必要となる。また、床下も空気の流路となるので、ここにも空気の清浄度を保つための防塵対策が必要であり、これらが対象空間Ｓをクリーンルームとして構築するための費用が増大する要因となっていた。

【0012】

本発明は、斯かる実情に鑑み、省スペース且つ安価にて好適にクリーンルームを実現し得るクリーンルームの空調システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、対象空間の平面視における一部の領域に、線状に配列した複数台の送風ユニットを備えると共に、対象空間内の空気または対象空間から吸い出した空気を冷却して前記送風ユニットに向かわせる冷却ユニットを備え、前記送風ユニットは、該送風ユニットより下側の部分における水平４方向の全面が開放された構成の条件下で、浄化された冷却の空気を、吹出口から水平４方向の全面開放の下方空間を介して下方の床の衝突面へ送り出すよう配置される共に、前記送風ユニットから送り出された空気にとって水平４方向のうち１方向には壁が位置し、別の２方向には、隣接する別の送風ユニットから送り出される下向きの空気の流れが存在することにより、前記衝突面に衝突した空気の主流がコアンダ効果によって対象空間の床に沿って流れるよう構成され、前記送風ユニットの吹出口は、床の衝突面から水平４方向の全面開放の下方空間を介して配置されるように、前記送風ユニットの吹出口の前記衝突面に対する高さ位置は０．５ｍ以上３．０ｍ以下であり、前記送風ユニットにおける吹出風速は０．２５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下であることを特徴とするクリーンルームの空調システムにかかるものである。
本発明のクリーンルームの空調システムにおいては、前記送風ユニットから送り出される空気の主流のうち少なくとも一部が、対象空間の壁に沿って下方に流れた後、さらに対象空間の壁および床に沿って流れるよう、前記送風ユニットおよび対象空間の壁を配置することができる。

【0014】

本発明のクリーンルームの空調システムにおいては、前記送風ユニットの上方に、対象空間内の空気を冷却する冷却ユニットを備えることができる。

【0015】

本発明のクリーンルームの空調システムにおいては、対象空間から吸い出した空気を冷却する冷却ユニットを対象空間の外に備えると共に、対象空間内の空気を吸い出して前記冷却ユニットに導く吸込口と、前記冷却ユニットからの空調空気を対象空間に供給する供給口とを備えることもできる。

【0016】

本発明のクリーンルームの空調システムにおいては、前記送風ユニットを対象空間の壁に沿って配列することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明のクリーンルームの空調システムによれば、省スペース且つ安価にて好適にクリーンルームを実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施によるクリーンルームの空調システムの形態の一例（第一実施例）を示す概略立面図である。

【図2】図１の空調システムの概略平面図である。

【図3】本発明の実施によるクリーンルームの空調システムの形態の別の一例（第二実施例）を示す概略立面図である。

【図4】図３の空調システムの概略平面図である。

【図5】図１、図２に示す空調システムにおいて、送風ユニットの床に対する高さおよび吹出風速と、対象空間における換気性能の指標値（ＳＶＥ－３）との関係について計算した結果を示すグラフである。

【図6】図１、図２に示す空調システムにおいて、送風ユニットの床に対する高さおよび吹出風速と、対象空間における風速との関係について計算した結果を示すグラフであり、送風ユニットの床に対する高さが０．４ｍの場合の結果を示している。

【図7】図１、図２に示す空調システムにおいて、送風ユニットの床に対する高さおよび吹出風速と、対象空間における風速との関係について計算した結果を示すグラフであり、送風ユニットの床に対する高さが０．６ｍの場合の結果を示している。

【図8】従来のクリーンルームの空調システムの一例を示す概略立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0020】

図１、図２は本発明の実施によるクリーンルームの空調システムの形態の一例（第一実施例）を示しており、図中、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

【0021】

本第一実施例の空調システムでは、フィルタを備えた送風ユニット２と、冷却ユニット６とを備えた装置を床置き型の空調ユニット（クリーン空調ユニット）７として構成し、これをクリーンルームである対象空間Ｓの両端に、互いに対向する壁８に沿って配置している。つまり、図８に示した従来例では、平面視において対象空間Ｓの全域に送風ユニット２を疎らに配置し、そこから空気を下向きに供給していたが、本第一実施例では、対象空間Ｓのうち平面師における一部の領域（両端の壁際）にのみ送風ユニット２を配置し、そこから対象空間Ｓの中央に向かって空気を供給するようにしている。

【0022】

クリーン空調ユニット７は、図１に示す如く、床置き式のフレームを備えて構成され、そこに送風ユニット２と、ドライコイルである冷却ユニット６を、床９に対し適当な高さに支持するようになっている。

【0023】

送風ユニット２は、筐体にファンとＨＥＰＡフィルタを備えたファン・フィルタ・ユニット（ＦＦＵ）等と称される装置であり、ファンの駆動によって上方にある空気を吸い込むと共にフィルタに吹き付け、浄化された空気を下方へ下向きに送り出すようになっている。クリーンユニット空調ユニット７における送風ユニット２の設置高さは、天井の位置よりは相当低く設定されており、床９に対し、例えば１～２ｍ程度の高さである（この送風ユニット２の高さの設定については、後に改めて説明する）。この位置から、送風ユニット２は、下方の床９に対し、空気を下向きに吹き付けるようになっている。

【0024】

クリーン空調ユニット７における冷却ユニット６の位置は、本第一実施例の場合、送風ユニット２の直上であり、送風ユニット２に対し垂直に数十ｃｍ～１ｍ前後ほど離れた高さに配置されている。クリーン空調ユニット７の上部は、内部空間を有する箱型の筐体７ａとして構成されており、該筐体の上面および下面にそれぞれ吸込口７ｂおよび吹出口７ｃが設けられている。吸込口７ｂおよび吹出口７ｃには、それぞれ冷却ユニット６と送風ユニット２が配置されている。送風ユニット２のファンが作動すると、吸込口７ｂから筐体７ａ内に空気が吸い込まれると共に、筐体７ａ内の空気が吹出口７ｃから送り出される。空気は、吸込口７ｂの通過に伴って冷却ユニット６により冷却され、吹出口７ｃを通過する際には送風ユニット２のフィルタによって浄化される。

【0025】

クリーン空調ユニット７の下部（送風ユニット２より下側の部分）は、側面のうち少なくとも一部が開放されており、送風ユニット２から吹き出された空気は、床９に衝突した後、該床９に沿って向きを変え、上記開放された部分から横向きに送り出される。

【0026】

床９は、図８に示した上記従来例における床３とは異なり、パンチングパネルやグレーチングとして構成されていない。本第一実施例における床９は、原則として全面が閉塞された構造であり、床下は空気の流路として想定されず、空気は専ら床９の上方を流通する（尤も、必要に応じてケーブル等の何らかの部材を通すための孔等を、空気の流通に支障を生じない程度に一部に設けることは可能である）。また、床９は必要に応じて上げ床にし、床下を用力スペース等として利用しても良いが、図８の従来例のように空気が流通するほどの高さは必要ない。床９の上面には、生産装置等の機器５が配置され、稼働する。機器５は、例えば半導体集積回路を形成する母材のウエハや、フラットパネルディスプレイの基板、あるいはそれらの物品を収納する容器等の物体を加工する生産装置である。クリーンユニット空調ユニット７から横向きに送り出される空気は、機器５の配置された対象空間Ｓの中央の領域に向かって流れる。

【0027】

尚、本明細書では空気の流れ等に関し、「下向き」や「横向き」といった表現を用いるが、これらは鉛直方向や水平方向と正確に一致する向きのみを指すのではなく、通常の感覚において、あるいは本発明のような空調システムにおいて、一般的に「下向き」「横向き」と考えて差し支えない範囲の向きを指す。また、「床に沿って」といった表現も、その向きが床のなす面と正確に一致することのみを指すのではなく、床のなす面に概ね沿っている、程度の意味である。「直交する」という表現も同様で、ある向きと別の向きが正確に直角をなすことのみを意味せず、実用上、「直交」と表して差し支えない程度の角度をなしていることを指す。

【0028】

クリーン空調ユニット７の配置について説明する。本第一実施例において、クリーン空調ユニット７は図２に示す如く、平面視で全体として略方形をなす部屋の両端にあたる壁８に沿うように２列が配列されている。クリーン空調ユニット７に設けられた各送風ユニット２から見ると、平面視において複数の送風ユニット２が配列する向きと直交する向きに関し、一側には壁８が位置し、他側には対象空間Ｓの中央部、およびそこに配置された機器５が位置している。

【0029】

図１に示す如く、送風ユニット２からは清浄な空気が床９に向かって下向きに送り出される。下向きの空気は、衝突面としての床９に衝突し、該床９の表面に沿って流れの向きを変えるが、本第一実施例の場合、送風ユニット２から送り出された空気にとって水平４方向のうち１方向には壁８が位置し、別の２方向には、隣接する別の送風ユニット２から送り出される下向きの空気の流れが存在する。送風ユニット２から下向きに送り出され、床９に沿って向きを変えられる空気の大部分は、３方向をそれらに遮られ、目的の向きである残りの１方向へ誘導されることになる（尚、複数台が線状に配列した送風ユニット２のうち、両端に位置する送風ユニット２から送り出される室内空気Ａ１に関しては、２方向に壁８が位置し、１方向に隣接する送風ユニット２から送り出される室内空気Ａ１の流れが存在するので、結果、同様に残りの１方向へ流れることになる）。ここで、「目的の向き」とは、送風ユニット２から見て空気を供給したい領域のある方向であり、本第一実施例の如きクリーンルームの場合、機器５の配置されている領域のある方向である。図面に即して述べれば、図中左列に配置されているクリーン空調ユニット７の送風ユニット２にとっては右、右列に配置されているクリーン空調ユニット７の送風ユニット２にとっては左である。

【0030】

こうして向きを変えた空気は、機器５の配置された対象空間Ｓの中央部に向かって進む。このとき、空気の主流はコアンダ効果によって床９の上面を這うように進みつつ、機器５からの排熱を受け取る。これによって温度が上昇した一部の空気は、温度差によって生じる密度差により上方へ移動し、床９の上には高い位置ほど温度が高く、低い位置ほど温度が低い温度成層が形成される。

【0031】

本第一実施例では、平面視における部屋の両側の壁８に沿って送風ユニット２を設けたクリーン空調ユニット７が配置されており、これら両側の送風ユニット２の各々について、上述の如き空気の動きが生じる。床９に沿った空気の流れは、対象空間Ｓの両側の壁８に沿った位置から、送風ユニット２から見て壁８と反対側に流れるので、床９から見れば、対象空間Ｓの両端から中央に向かう空気の流れが形成されることになる。

【0032】

対象空間Ｓの両端から床９に沿って流れる空気の主流は、中央部において互いに衝突し、ここで上昇に転じる。空気が上昇に転じる位置は、清浄な空調空気を送り出す送風ユニット２から見て目的の方向である。

【0033】

床９より上方の高さには、クリーン空調ユニット７の上部に設けられた吸込口７ｂが位置している。クリーン空調ユニット７の筐体７ａ内では、送風ユニット２の作動によって陰圧が生じているので、床９より上に上昇した空気は、吸込口７ｂから筐体７ａ内の空間に吸い込まれ、その際、冷却ユニット６により適当な温度に冷却される。冷却されつつ筐体７ａ内に吸い込まれた空気は、送風ユニット２により再び下方へ吹き出され、対象空間Ｓに供給される。

【0034】

尚、上ではクリーン空調ユニット７の下部（送風ユニット２より下側の部分）において、水平４方向の全面が開放された構成を前提に説明したが、この部分に関しては、少なくとも平面視において送風ユニット２から見て目的の方向（下向きに送り出された空気が床９に衝突した後、流れを横向きに変えて導かれる向き；本第一実施例においては壁８の反対側である対象空間Ｓの中央の領域に向かう方向）が開放されていれば、上記と同様の空気の流れを実現することができる。例えば、クリーン空調ユニット７の下部を上部（送風ユニット２から上側の部分）と同様の筐体として構成し、該筐体の４側面のうち、目的の方向における床付近の高さに空気の流通する開口を設けるといった形でもよい。その場合、送風ユニット２から下向きに流れて床９に衝突した後の空気の流れは、水平３方向を筐体の側壁に阻まれることによって、残りの１方向（開口を設けた方向）へ導かれることになる。

【0035】

また、上ではクリーン空調ユニット７の底面（床９に接する部分）を開放面とし、送風ユニット２から見て直下に床９が露出した構成を説明したが、これに限らず、例えばクリーン空調ユニット７側に床９の面に沿った底面部を設けてこれを空気の衝突面とし、送風ユニット２から吹き出された下向きの空気の流れが前記衝突面に衝突して横向きに流れを変えるようにしてもよい。

【0036】

こうして、本第一実施例の空調システムでは、図１に示す如く、対象空間Ｓの端の壁８に沿って配列された送風ユニット２から下方へ送り出された空気が床９の上面に沿って流れ、中央部に到達すると互いに衝突して上昇した後、吸込口７ｂから筐体７ａ内へ吸い込まれ、再び送風ユニット２から下方へ送り出される、という形の空気の循環が形成される。尚、このような空気の循環において、床９の上面に沿って流れる空気の一部は、中央部に行き着く前に途中の機器５の排熱を受け取って昇温し、密度が小さくなって上昇し、中央部で衝突して上昇する気流と床９の上方で合流する。床面に沿った気流はコアンダ効果により動圧を保って流れるところ、これが排熱によって上昇した空気に吸い寄せられ、熱駆動が発生する。本システムでは、この現象をも利用することで、清浄な空気の到達距離を長くしている。具体的には、想定する清浄度等の条件にもよるが、送風ユニット２から対象空間Ｓの中央部までの距離が１０ｍ以上４０ｍ以下程度であれば、平均風速を大きくしすぎることなく清浄空気を対象空間Ｓ内に好適に供給することができ、前記距離が２０ｍ以上２５ｍ以下程度であればより好適である。

【0037】

尚、ここに示した例は模式化した図であって、実際の工業用クリーンルームには、図示されている以外に、例えば外調機や加湿器、さらに生産物を搬送するためのレールや搬送車といった各種の設備が必要に応じて設けられることが通常であるが、そういった本発明の要旨と直接関係しない構成については、ここでは図示を適宜省略している。

【0038】

図１、図２に示した上記第一実施例の如き空調システムは、まず空間の利用効率の点で図８に示したような従来例と比較して有利である。図８の従来例の場合、対象空間Ｓに広くダウンフローを供給するため、広い面積の天井１をセル天井として構築し、そこに送風ユニット２を配置していた。図１、図２に示す本第一実施例では、一部の領域に床置き式のクリーン空調ユニット７を設置すればよく、平面視における全域をセル天井とするような構成は不要である。床置き式のクリーン空調ユニット７の代わりに、例えば送風ユニット２と冷却ユニット６を天井から適当な高さに吊り下げるといった構成も考えられるが、その場合でも、その部分にのみ吊下げのための機構を設置すれば済み、やはり対象空間Ｓの全域にセル天井を設ける必要はない。そして、クリーン空調ユニット７を設けない領域は、天井スラブまでの高さを利用できるので、図８の例と比較して、例えば高さのある装置や設備なども配置しやすい。

【0039】

また、図８の従来例では、床下を空気の流路として利用するためにある程度の高さが必要であったが、本第一実施例では床９の上に空気を流すので、空気の流通という観点からは床９を上げ床とする必要はなく、上げ床とする場合もさほどの高さは必要ない。床に関しても、本第一実施例では空間の高さ方向を有効に活用し、クリーンルームとして利用し得る空間を大きく確保することができる。また、床下には空気を流通させないので、ここには空気の清浄度を高く保つような対策は必要ない。

【0040】

また本第一実施例は、温度成層を利用し、特に空調の必要な対象空間Ｓの床９に近い高さを効率的に冷却するので、空調の効率という観点においても有利である。図８に示した従来例では、対象空間Ｓの全領域に対しダウンフローで空気を供給するため、送風ユニット２の設置された天井１から下の全体を適当な温度に調整する必要があったが、本第一実施例の場合、機器５の配置された床９より上方の天井付近に形成される熱溜まりから還気Ａ２を回収し、これを冷却すればよい。温度の高い空気を冷却対象とするので、冷却ユニット６における熱交換の効率が高い。

【0041】

さらに、室内の空気は温度成層を形成し、温度調整の必要な昇温した空気は密度差によって吸込口７ｂのある高さまで自動的に上昇するが、この動きが上述した空気の循環の一部を駆動するので、空気の搬送に係るエネルギーも節減できる。

【0042】

また、本第一実施例では、コアンダ効果を有効に利用することで、送風ユニット２から供給される空気を遠くまで到達させるようにもなっている。送風ユニット２から対象空間Ｓに供給される空気は、まず下方に送り出されて床９に衝突する。衝突した空気は、床９の上面に沿って向きを変更されるので、以後はコアンダ効果によってクリーン空調ユニット７から離れた位置まで長く到達し、クリーン空調ユニット７から離れた機器５にも清浄な空気を効率よく届けることができる。これにより、例えばクラス６前後の清浄度であれば十分に実現し得る。

【0043】

ここで、コアンダ効果を利用して類似の空気の流れによる空調を行うシステムとしては、例えば本願と同じ出願人による関連発明である上記特許文献２に係るクリーンルームの空調システムがある。

【0044】

本第一実施例のシステムは、上記特許文献２に係るシステムと比較して、次の点で有利である。まず、送風ユニット２を床９に対し低い位置に設置するので、例えば同じ風速・風量で送風ユニット２から空気を吹き出した場合でも、気流がより強く床９に吹き付けられ、その分、強いコアンダ効果を得ることができる。コアンダ効果は、流体の流れが近傍の床や壁等の構造物との接触を保つように振る舞う現象であり、床９に対する気流のコアンダ効果が強ければ、その分、気流が床９から剥離せず流れる距離が長くなり、平面視における送風ユニット２からの気流の到達距離を長くすることができる。送風ユニット２を壁際に配置した場合でも、壁８から離れた位置にある機器５に対しても浄化された空気を効率よく供給することができるのである。

【0045】

具体的には、吹出口の衝突面（床９、あるいは床９に沿って設けられた衝突面）に対する高さ、および送風ユニット２における吹出風速は、上記したコアンダ効果やその他の条件を考慮し、例えば次のように設定する。
・吹出口の高さ（送風ユニット２の下端の床９に対する高さ）：床面から０．５ｍ以上、３．０ｍ以下（より好ましくは０．５ｍ以上、２．０ｍ以下）
・吹出風速：０．１５ｍ／ｓ以上、１．５ｍ／ｓ以下（より好ましくは０．２５ｍ／ｓ以上、１．５ｍ／ｓ以下）

【0046】

図５は、図１、図２に示す如きクリーンルームにおいて、吹出口の高さおよび吹出風速を様々に変更しつつ空調システムを稼働させた場合のＳＶＥ－３値の計算結果を示している。ＳＶＥ－３とは換気性能を評価するための指標として使われる値の一種で、空気齢を名目換気時間で除した値である。ＳＶＥ－３の値が小さいほど、その領域における換気性能は高いと言える。図５では、最遠エリア（送風ユニット２から平面視で２０ｍ～２５ｍの距離にある部屋の中央の領域）の送風ユニット２と同じ高さにおけるＳＶＥ－３値を示している。横軸は送風ユニット２の床９に対する高さ（送風ユニット２の下端と床面との距離）である。

【0047】

このグラフによれば、衝突面（床）９に対する吹出口（送風ユニット２の下端）の高さが０．４～２．０ｍの範囲であれば、送風ユニット２における吹出風速が０．２５ｍ／ｓ、０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓのいずれであっても、最遠エリアの送風ユニット２と同じ高さにおけるＳＶＥ－３値は０．９未満である。これはクリーンルームにおける換気性能の目標値であるＳＶＥ－３＝１．０を十分に下回っており、これらの条件では実際に良好な換気性能が得られることが実証された。

【0048】

尚、吹出風速が１．５ｍ／ｓを超える場合、送風ユニット２において生じる騒音や、必要な動力が許容値を超える懸念が生じるほか、室内における平均風速が高くなりすぎてしまう場合があるため、吹出風速は１．５ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。また、吹出し風速が０．２５ｍ／ｓを下回るような条件では、上記したコアンダ効果が十分に得られず、最遠エリアにおいて十分な清浄度が達成できない可能性が考えられる。以上より、図１、図２に示す如きクリーンルームでは、送風ユニット２における吹出風速は０．１５ｍ／ｓ以上、１．５ｍ／ｓ以下程度、より好ましくは０．２５ｍ／ｓ以上、１．５ｍ以下程度の範囲とすることが適切であると考えられる。

【0049】

図６、図７は、それぞれ吹出口の高さを０．４ｍ、０．６ｍに設定した場合における室内の各エリアの平均風速を示している。室内のエリアは、送風ユニット２からの平面視における距離によって区分し、０～５ｍ、５～１０ｍ、１０～１５ｍ、１５～２０ｍ、２０～２５ｍのそれぞれのエリアについて平均風速を算出し、これを横軸とした。送風ユニット２における吹出風速は、０．２５ｍ／ｓ、０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓの４通りを設定した。

【0050】

図６のグラフによれば、吹出口の高さを０．４ｍにした場合、吹出風速の設定によっては、平均風速が１．０ｍ／ｓを超えるエリアが生じる。クリーンルームの場合、目安として平均風速が１．０ｍ／ｓを超えないことが望ましいが、送風ユニット２の高さが低すぎれば、床９に衝突して水平方向に向きを変えられた気流が平均１．０ｍ／ｓを超えて速く流れすぎてしまうのである。

【0051】

一方、吹出口の高さを０．６ｍにした場合の結果を示す図７のグラフでは、いずれの吹出風速、いずれのエリアでも平均風速は１．０ｍ／ｓを下回っており、クリーンルームにおける適切な風速の範囲に収まっている。このことから、送風ユニット２の高さは下限を０．５ｍ程度とすることが好ましい。一方、送風ユニット２を床面に対しあまり高く設置しようとすれば、クリーン空調ユニット７の全高が大幅に高くなってしまったり、あるいは送風ユニット２を天井から吊るす構造が必要になるといった問題が生じる。このため、送風ユニット２の高さの上限としては床９から３．０ｍ程度、より好ましくは２．０ｍ程度とすることが好ましい。

【0052】

上記のように送風ユニット２の高さを設定した場合、吹出口７ｃにおいて空気齢の高い空気を誘引しにくいという利点も得ることができる。特にクリーンルームを対象とした空調システムの場合、清浄度を保つために、空気齢の高い空気が空気齢の低い空気となるべく混合しないようにすることが重要である。図１に示すような空気の循環においては、空気齢の低い（送風ユニット２から供給されてからの時間が短い）空気を対象空間Ｓの下方に供給し、空気齢の上がった空気を対象空間Ｓの上方に集めて吸込口７ｂから吸い込むことを意図している。すなわち、対象空間Ｓの上方には空気齢が高い空気が集まっているため、この空気を、吹出口７ｃの送風ユニット２から吹き出される空気の流れが極力誘引しないことが望ましい。ここで、本第一実施例では送風ユニット２を備えた吹出口７ｃの高さを床９から例えば１．５～２ｍ程度の高さに設定している。これは例えば天井の高さに吹出口を設ける場合と比べて相当に低く、天井付近にある空気齢の高い空気を誘引してしまう虞が少ない。上記特許文献２に記載のシステムでは、誘引を抑えるために吹出口の近傍に必要に応じて垂れ壁を備えるようにしているが、本第一実施例のように送風ユニット２の設置高さを設定すれば、垂れ壁のような構造を不要としつつ、吹出口７ｃにおける周囲の空気の誘引を抑えることができる。

【0053】

さらに、このように送風ユニット２を低い位置に設ければ、その上の空間に冷却ユニット６を設けることができる。クリーンルームにおいて、対象空間内に冷却ユニットを設置する場合、該冷却ユニットは表面に結露が生じることがないようドライコイルとして構成されるが、万一、正常な稼働状態を逸脱して結露が生じたり、あるいは破損等によって水漏れが生じてしまう可能性を考え、高価な半導体生産装置等である機器の上方への設置は忌避されることもある。本第一実施例においては、床置き式のクリーン空調ユニット７の上下方向に関して中間部に送風ユニット２を備え、その上に冷却ユニット６を備えているので、冷却ユニット６の下に機器５が配置されることがなく、万一、結露や水漏れが生じても、水滴が機器５に影響してしまう虞がない。高い位置に送風ユニットを備える場合、建物の天井の高さ等の条件によっては平面視における冷却ユニットの設置位置を送風ユニットからずらす必要がある結果、機器の上にあたる位置に冷却ユニットを配置せざるを得ないこともあるが、本第一実施例のように送風ユニット２の位置を低く設定すれば、その上の空間を利用して冷却ユニット６の設置スペースを確保することができ、機器５の上方を避けることができるのである。

【0054】

また、本第一実施例のように送風ユニット２を低い位置に設置する場合には、該送風ユニット２を天井から吊り下げるような必要がなく、床置き式のユニット（クリーン空調ユニット７）の一部として送風ユニット２を設置することができるので、送風ユニット２の設置のための手間や費用を節減することもできる。

【0055】

図３、図４は、本発明の実施による空調システムの機器配置の別の一例（第二実施例）を示している。上記第一実施例（図１、図２参照）では、冷却ユニット６を備えた空調ユニットを、ＦＦＵである送風ユニット２をも含むクリーン空調ユニット７として構成していたが、本第二実施例の場合、冷却ユニット６を備えた空調ユニット１０を対象空間Ｓの外に設置している（作図の都合上、図４では空調ユニット１０の図示は省略している）。空調ユニット１０は、冷却ユニット６のほか、ファンやフィルタ等を備えた一般的な空調装置である。

【0056】

これに伴い、本第二実施例では、対象空間Ｓの天井の高さに、対象空間Ｓ内の空気を還気として吸い込むための吸込口１０ａと、空調ユニット１０からの空調空気を供給する供給口１０ｂを設けている。平面視における吸込口１０ａおよび供給口１０ｂの位置は、それぞれ対象空間Ｓの中央部（両端に位置する送風ユニット２の間の位置）および送風ユニット２の上方である。

【0057】

送風ユニット２に関しては、上記第一実施例と同様の位置に、床置き式のフレームを介して配置している。

【0058】

本第二実施例においても、上記第一実施例と同様、送風ユニット２から清浄な空気が下向きに供給され、床９に衝突して横向きに向きを変え、機器５の配置された対象空間Ｓの中央部に向かってコアンダ効果を伴いつつ進み、床９の上に温度成層を形成する。

【0059】

床９より上方に向かった空気に関しては、上記第一実施例の場合は対象空間Ｓ内に設置されたクリーン空調ユニット７の吸込口７ｂから送風ユニット２のファンの作動によって吸い込まれるようにしていたが、本第二実施例の場合は、天井の高さに設けられた吸込口１０ａから空調ユニット１０のファンの作動によって室外に吸い出される。還気として吸い出された空気は、空調ユニット１０の冷却ユニット６によって冷却された上で、供給口１０ｂから空調空気として対象空間Ｓ内に供給される。空調空気は、供給口１０ｂの下方に設置された送風ユニット２のファンによって該送風ユニット２に吸い寄せられ、フィルタによって浄化された上で送風ユニット２から下方へ吹き出される。

【0060】

本第二実施例においても、床９に対する送風ユニット２の高さや送風ユニット２における吹出風速を上記第一実施例と同様に設定することで、同様の作用効果を得ることができる。さらに本第二実施例の場合、送風ユニット２から見て空気を送る目的の向きの先に吸込口吸込口１０ａが設けられているため、ここからの吸い込みによっても空気の流れを駆動することで、上記第一実施例と比べてもさらに送風ユニット２からの清浄空気の到達距離を伸ばすことができる。

【0061】

上記第一実施例との比較における本第二実施例の利点としては、冷却ユニット６を室外に設置するため、結露や漏水への対策をより万全にすることができることと、空調ユニット１０の設置の容易さが挙げられる。上記第一実施例のように冷却ユニット６を室内に設置する場合、外部の熱源機から室内の冷却ユニット６に冷媒を引き込むことになるため空調設備の設計が複雑になるが、本第二実施例のように対象空間Ｓの外に空気を送り出して冷却する場合、空調ユニット１０としてパッケージエアコンを利用することもでき、そのようにした場合は、空調設備の設置に係るコストが少なく済む。空調ユニットの配置に関し、いずれの方式を採用するかについては、対象空間Ｓの規模や面積、天井の高さその他の条件に応じて適宜決定すればよい。

【0062】

尚、送風ユニット２の配置に関し、上記第一、第二実施例では対象空間Ｓの両端に壁８に沿って２列を配置し、そこから対象空間Ｓの中央に向かって空気を供給する構成を例示したが、これに限定されず、例えば対象空間の一端の壁際に送風ユニットを設け、そこから反対側の壁に向かって空気を供給するような構成（いわば、図１、図２および図３に示した配置をちょうど半分にしたような構成）としてもよい。またあるいは、送風ユニットを例えば部屋の両端（壁際）および中央の領域に計３列（もしくはそれ以上の列数）で配置するような構成としてもよい。その他、送風ユニットの配置は、クリーンルームとする対象空間の面積や形状等の条件に応じて適宜設計するとよい。

【0063】

以上のように、上記各実施例のクリーンルームの空調システムは、対象空間Ｓの平面視における一部の領域に送風ユニット２を備え、送風ユニット２は浄化された空気を下方の衝突面（床）９に向かって送り出すよう配置されると共に、送風ユニット２の吹出口の前記衝突面（床）９からの高さは０．５ｍ以上３．０ｍ以下であり、且つ、送風ユニット２における吹出風速は０．１５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下としている。このようにすれば、送風ユニット２を床９に対し低い位置に設置することにより、強いコアンダ効果を利用して送風ユニット２からの気流の到達距離を長くすることができる。また、対象空間Ｓの上方に位置する空気齢の高い空気の誘引を抑えることもできる。

【0064】

一部実施例のクリーンルームの空調システムは、送風ユニット２の上方に、対象空間Ｓ内の空気を冷却する冷却ユニット６を備えている。このようにすれば、送風ユニット２の上方の空間を利用し、機器５の上方を避けて冷却ユニット６を配置することができる。

【0065】

一部実施例のクリーンルームの空調システムは、対象空間Ｓから吸い出した空気を冷却する冷却ユニット６を対象空間Ｓの外に備えると共に、対象空間Ｓ内の空気を吸い出して冷却ユニット６に導く吸込口１０ａと、冷却ユニット６からの空調空気を対象空間Ｓに供給する供給口１０ｂとを備えている。このようにすれば、冷却ユニット６において生じ得る結露や漏水による影響をいっそう効果的に抑えることができると共に、冷却ユニット６を備えた空調ユニット１０を容易に設置することができる。

【0066】

各実施例のクリーンルームの空調システムにおいては、送風ユニット２を対象空間Ｓの壁８に沿って配列している。このようにすれば、壁際の送風ユニット２から対象空間Ｓに配置された機器５へ空気を効率よく供給することができる。

【0067】

したがって、上記各実施例によれば、省スペース且つ安価にて好適にクリーンルームを実現し得る。

【0068】

尚、本発明のクリーンルームの空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0069】

２ 送風ユニット
６ 冷却ユニット
８ 壁
９ 床
１０ａ 吸込口
１０ｂ 供給口
Ｓ 対象空間

【要約】      （修正有）

【課題】省スペース且つ安価にて好適にクリーンルームを実現し得るクリーンルームの空調システムを提供する。
【解決手段】対象空間の平面視における一部の領域に送風ユニットを備え、送風ユニットは浄化された空気を下方の衝突面に向かって送り出すよう配置されると共に、送風ユニットの吹出口の衝突面からの高さは０．５ｍ以上３．０ｍ以下であり、且つ、送風ユニットにおける吹出風速は０．１５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】