JP2020159653A - クリーンルームの空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】加湿器の設置に係る制約を極力排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Ｓのうち、他の領域に比べて高い清浄度の要求される領域を高度清浄域Ｓ１に設定すると共に、該高度清浄域Ｓ１以外の領域を非高度清浄域Ｓ２に設定し、高度清浄域Ｓ１の上方に、浄化した空気を下方へ向けて供給する所定数の送風ユニット２を備え、高度清浄域Ｓ１に供給された空気は、床３上を通って非高度清浄域Ｓ２に至り、該非高度清浄域Ｓ２内を上昇し、送風ユニット２から再度高度清浄域Ｓ１に供給されるよう構成され、非高度清浄域Ｓ２を上昇して送風ユニット２へ至る空気を冷却する冷却ユニット６と、冷却ユニット６の前段において空気を加湿する加湿ユニット２９とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、クリーンルームの空調システムに関する。

近頃の工業用クリーンルームでは、生産装置内での製品が暴露される個所の局所クリーン化、工程間搬送での製品暴露箇所の局所クリーン化が進んでおり、工場の生産環境であるクリーンルームは、間仕切りの無い大空間として、生産装置を天井搬送との位置関係で配置するボールルーム方式が一般化している。

図１２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、所定の間隔で離れて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、筐体の上側にファンが、下側にはＨＥＰＡフィルタが設けられたファン・フィルタ・ユニット（ＦＦＵ）等と称される装置であり、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清浄室内向空気Ａ１として下方の対象空間Ｓへ下向きに送り出すようになっている。

対象空間Ｓの床３は、躯体床から持ち上げパンチングパネルやグレーチング等を床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に清浄室内向空気Ａ１として送り込まれた空気は、室内の機器５の熱負荷や発塵した塵埃を含んで床３の開孔を通って還気Ａ２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から清浄室内向空気Ａ１として対象空間Ｓに供給される。

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、清浄室内向空気Ａ１は、機器５の排熱を受け取り昇温した状態となって還気Ａ２として床下へ抜ける。昇温した還気Ａ２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、再び床下に抜ける際に機器５の稼働に適した温度でありかつ室内空気条件の温度となるよう室内負荷を賄える室内吹出し温度まで冷却される必要があり、送風ユニット２で除塵されて清浄室内向空気Ａ１として吹出される。ここに示した例では、レタンシャフト４の入口付近に冷却ユニット６を備え、対象空間Ｓの床３を抜けた後の還気Ａ２を冷却するようになっている。冷却ユニット６は、例えば内部に冷媒が流通するドライコイルである。

また、工業用クリーンルームの場合、塵埃の侵入を防ぐために内部を陽圧に保つ必要がある。そしてそれ以上に、生産工程で各種排気を要求する各機器５の排気量も外部から給気しなければならない。ここに示した例の場合、外調機７から外気Ａ３を取り込み、適当な温度と湿度に調整したうえで床下の空間へ供給するようになっている。外調機７は、外気Ａ３を浄化するプレフィルタ８，外気最終フィルタ９と、取り込んだ外気Ａ３を予熱するための予熱コイル１０と、該予熱コイル１０の下流で外気Ａ３を冷却する冷却コイル１１と、該冷却コイル１１の下流で外気Ａ３を加熱するための加熱コイル１２と、気流を作り出す送気ファン１３を備えている。また、加熱コイル１２の下流側且つ送気ファン１３の上流側の位置には、加湿器１４を備えている。

送気ファン１３を作動させると、外気Ａ３はプレフィルタ８を通って塵埃を除去されたうえで、予熱コイル１０、冷却コイル１１、加熱コイル１２、加湿器１４の順に外調機７内を通過し、外気最終フィルタ９により再び浄化されたうえで対象空間Ｓの床下へ供給される。

夏季など、外気温および絶対湿度が高い条件下においては、冷却コイル１１に冷熱媒を多量に流し加熱コイル１２に熱媒を流して作動させると、外気Ａ３は冷却コイル１１を通過する際に露点以下に冷却されて水分が凝結し、絶対湿度を下げられる。さらに、飽和点の乾球温度で供給すると、床下で循環空気と温度差があって混合しづらい場合、外気Ａ３は下流側の加熱コイル１２を通過する際に再び適当な温度まで加熱される。一方、冬季など、外気温が低い条件下においては、加熱コイル１２に加えて予熱コイル１０も熱媒を流して作動させる。冷却コイル１１の運転は、外気の絶対湿度が十分に低ければ不要である。プレフィルタ８を通過した外気Ａ３は、予熱コイル１０で予熱され、さらに下流側の加熱コイル１２で十分な温度まで加熱される。要求される湿度に対して外気Ａ３の絶対湿度が不足している場合には、加湿器１４を作動させ、外気Ａ３の湿度を上昇させる。加湿器１４の形式が蒸気加湿の場合は、加熱コイル１２で室内の絶対湿度の飽和点まで加熱すればよく、加湿器１４の形式が水加湿の場合は、加熱コイル１２の出口空気温度を室内の絶対湿度の飽和点の等エンタルピ線と外気絶対湿度との交点より加湿飽和効率分高く加熱すればよい。こうして外調機７は、季節にかかわらず、外気Ａ３を適当な温度および湿度に調和して対象空間Ｓの床下へ供給することができる。

また、床下の空間には各機器５に接続され各機器から各種排気を導く排気ダクト１５が設置されており、該排気ダクト１５の途中に設置された排気ファン１６の作動により、対象空間Ｓ内部の清浄室内向空気Ａ１の一部が適宜外部へ排出されるようになっている。

尚、外調機７からは、他のクリーンルームや、クリーンルーム以外の付帯室等に対しても調和された外気Ａ３が供給されるようになっていることが通常であるが、ここでは図示を省略している。

対象空間Ｓの床下から天井裏に至る還気Ａ２の経路の途中（ここでは、レタンシャフト４の入口付近）には、さらに加湿器１７が設けられている。外調機７にて温度と湿度を調和されて送り込まれた外気Ａ３は、還気Ａ２と混合され、続いて冷却ユニット６および加湿器１７により温度と湿度を改めて精密に調整され、送風ユニット２のＨＥＰＡフィルタで浄化されて、清浄室内向空気Ａ１として対象空間Ｓに供給されるようになっている。

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。

特開２００７−１７８１１６号公報

上述の如きクリーンルームの空調システムにおいて、加湿器１７としては、百数十度の加熱源が必要な蒸気加湿方式の加湿器よりも、機器発熱の熱や加熱器の熱媒のように３０℃以上程度の加熱源で済む水加湿方式の加湿器が省エネルギーの観点からは好ましい。また水加湿器の場合、湿り空気状態として等エンタルピ線上を動いて加湿するので、熱負荷の大きいクリーンルームでは年間を通して冷房を要するが、水加湿方式の加湿器であれば、還気Ａ２を加湿すると同時に気化熱を奪って冷却することができるからである。

水加湿方式の加湿器には、スプレー方式（ここではエアワッシャ方式と高圧水噴霧による加湿量分噴霧方式を含む）と気化方式がある。スプレー方式では、空気に対して水を微細な水滴として噴射する。気化方式では、保水機能を有するエレメントに空気を通過させる。

精密な湿度管理が要求される工業用クリーンルームでは、古くはエアワッシャ方式の水加湿器が、その加湿飽和効率の高さから、循環水ポンプの電力多消費にかかわらず用いられてきた。その後、同様の工業用クリーンルームでは、高圧水噴霧によるほぼ加湿量に見合う水量の、スプレー方式の加湿器が使用されることが多くなってきた。スプレー方式の加湿器では、時間比例制御や空気量比例制御といった手法によって加湿量を精度よく管理することができることを以前出願人は知見を得、実用化してきた。ところが、気化方式の加湿器ではエレメントの保水量を即時的に操作することが難しく、加湿量をその時に要求される水分量に応じて厳密に制御できない特性があり採用が難しいからである。

しかしながら、水を水滴として噴霧するスプレー方式の加湿器を上述の如きクリーンルーム用の加湿器１７として採用する場合、対象空間Ｓ内の機器５や、その他の機器類に水滴が付着しないようにしなくてはならない。このため、まずは空調機内設置スプレー式加湿器のように平均噴霧粒径１００μｍ〜３００μｍで蒸発しづらい０．３ＭＰａ程度の噴霧圧から、６ＭＰａまで圧力を高めノズル孔径を小さくして１０〜３０μｍの微小粒径のミストとして噴霧し蒸発しやすくする。それでも、例えばレタンシャフト４内や、あるいは床下等の広い空間に加湿器１７を設置しなくてはならず、レイアウト上の制約が生じていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、加湿器の設置に係る制約を極力排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。

本発明は、対象空間のうち、他の領域に比べて高い清浄度の要求される領域を高度清浄域に設定すると共に、該高度清浄域以外の領域を非高度清浄域に設定し、前記高度清浄域の上方に、浄化した空気を下方へ向けて供給する所定数の送風ユニットを備え、前記高度清浄域に供給された空気は、床上を通って前記非高度清浄域に至り、該非高度清浄域内を上昇し、前記送風ユニットから再度前記高度清浄域に供給されるよう構成され、前記非高度清浄域を上昇して前記送風ユニットへ至る空気を冷却する冷却ユニットと、前記冷却ユニットの前段において空気を加湿する加湿ユニットとを備えた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、前記加湿ユニットは、水を保持する保水体と、該保水体に対して空気を吹き付ける加湿ファンと、該加湿ファンの回転数を制御できる回転数制御装置とを備えて構成することができる。

本発明のクリーンルームの空調システムは、前記高度清浄域と前記非高度清浄域との間における床より上方の位置に、鉛直方向に沿って延びる垂壁を備えることができる。

本発明のクリーンルームの空調システムにおいて、前記高度清浄域の上方には、前記送風ユニットと送風ユニットの無いところに載置される閉鎖パネルとが設置された天井が位置し、前記天井の上側の空間は、天井側壁により天井内空間として画成され、前記送風ユニットは、前記天井内空間内の空気を前記高度清浄域へ供給するよう前記天井に設置され、前記冷却ユニットおよび前記加湿ユニットは、前記天井から上方に設置された構成とすることができる。

本発明のクリーンルームの空調システムにおいて、前記非高度清浄域の室壁側の一部上方には第二の天井が位置し、前記第二の天井の上側の空間は、第二の天井側壁により吸込チャンバとして画成され、前記冷却ユニットは、前記吸込チャンバから前記天井内空間へ至る経路に設置され、前記加湿ユニットは、前記吸込チャンバ内に設置され、前記非高度清浄域から前記天井内空間へ移動する空気は、前記第二の天井側壁の開口から前記吸込チャンバを経由し、前記送風ユニットにより前記高度清浄域に供給される構成とすることができる。

本発明のクリーンルームの空調システムにおいて、前記第二の天井は、前記天井と同じ高さで連続し、前記吸込チャンバは、前記天井内空間と隣接する構成とすることができる。

本発明のクリーンルームの空調システムは、前記天井側壁に、前記非高度清浄域内の空気を前記天井内空間へ導く吸込口を備え、前記吸込口に前記冷却ユニットを備え、前記非高度清浄域内における前記冷却ユニットの前段に前記加湿ユニットを備えることができる。

本発明のクリーンルームの空調システムにおいて、前記対象空間には、被加工物を搬送する天井搬送装置を構成する搬送レールが設置された構成とし、前記高度清浄域として、前記搬送レールの周辺の領域を設定することができる。

本発明のクリーンルームの空調システムによれば、加湿器の設置に係る制約を極力排し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施による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及び図１１の空気状態点を示す図である。 本発明の実施例によるクリーンルームの空調システムの構成を示す概略平面図である。 本発明の実施例によるクリーンルームの空調システムの構成を示す概略側断面図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。 本発明の実施例によるクリーンルームの空調システムの構成を示す斜視図である。 本発明の実施例によるクリーンルームの空調システムの構成を示す斜視図であり、図４とは別の方向から見た図である。 本発明の実施に用いる加湿ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施によるクリーンルームの空調システムの別の一例を示す概略平面図である。 本発明の実施によるクリーンルームの空調システムのさらに別の一例を示す概略平面図である。 本発明の参考例によるクリーンルームの空調システムの構成を示す概略立面図及び図１０の空気状態点を示す図である。 本発明の参考例における空気の温度および湿度の変動を概略的に示すＴ-Ｘ空気線図である。 本発明の実施例における空気の温度および湿度の変動を概略的に示すＴ-Ｘ空気線図である。 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図である。

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。

図１〜図５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を示しており、図中、図１２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。尚、図１〜図５に示した構成は、例えば空調システムを備えた対象空間Ｓにおける一部分であり、同様の構成が平面視で縦横に複数連続していても、後述する吸込口３５（図７参照）に対面する天井側壁と並行する中央通路を対象軸としてシンメトリーに展開しても良い。

本実施例のクリーンルームの空調システムは、対象空間Ｓの天井１に複数の送風ユニット２を設置し、浄化された清浄室内向空気Ａ１を下方の対象空間Ｓへ下向きに送り出す構成に関しては図１２に示した上記従来例と共通している。また、外気Ａ３を取り込む外調機７は外気Ａ３を上部天井内空間Ｃへ供給するようになっており、外調機７は上記従来例と共通の構成を備え、プレフィルタ８，外気最終フィルタ９と、予熱コイル１０、冷却コイル１１、加熱コイル１２、送気ファン１３および加湿器１４を備えた構成により、外気Ａ３が適当な温度および湿度に調和されて供給されるようになっている。

本実施例の場合、対象空間Ｓ内の構成に特徴を有しており、対象空間Ｓのうち一部の領域を高度清浄域Ｓ１、その他の領域を非高度清浄域Ｓ２に設定して、高度清浄域Ｓ１に対しては送風ユニット２からダウンフローにより清浄な清浄室内向空気Ａ１を供給すると共に、非高度清浄域Ｓ２においては機器５の排熱と送風ユニット２の吸込み力とにより清浄室内向空気Ａ１に機器発熱と発生塵埃を含んだ還気Ａ２のアップフローを生じさせるようになっている。すなわち、空気は床下の空間を通ることなく循環する。これに伴い、外調機７により温度と湿度を調和された外気Ａ３は、床下ではなく非高度清浄域Ｓ２の上部天井内空間Ｃへ供給されるようになっている。また、上記従来例におけるレタンシャフト４にあたる構成が省略され、冷却ユニット６についても配置が変更されている。また、本実施例では上記従来例における加湿器１７に代えて後述する加湿ユニット２９を備えており、この加湿ユニット２９の構成および配置にも特徴を有している。

尚、高度清浄域Ｓ１とは、「対象空間Ｓのうち、他の領域と比較して高い清浄度が要求される領域」を指し、非高度清浄域Ｓ２とは、「対象空間Ｓのうち、高度清浄域Ｓ１以外の領域」を指す。高度清浄域Ｓ１の設定清浄度は、例えばクラス５〜６であり、非高度清浄域Ｓ２の設定清浄度は、例えばクラス６程度である（尚、これは一例であって、各領域の清浄度については本発明を実施するにあたり適宜設定し得る）。

工業用クリーンルームである対象空間Ｓ内の床３上では、機器５が稼働している。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複数収納できる容器等の物体（被加工物１８）を加工する生産装置である。対象空間Ｓ内の天井１付近には、被加工物１８を搬送するための天井搬送装置１９が設けられている。天井搬送装置１９は、天井１の下面に沿って取り付けられた搬送レール２０と、該搬送レール２０に沿って移動可能な搬送車２１とを備えている。搬送レール２０は、天井１の構成材、あるいは上階の床スラブから吊られるようにして、天井１に沿って取り付けられる。搬送車２１は、被加工物１８をポッドやＦＯＵＰなどの容器に入れて外界と遮断して局所クリーンを保ちつつ積み込んで搬送レール２０に沿って移動し、ポッドなどを降下して機器５との間でポッド内の被加工物１８の機器５内への受け渡しを行うようになっている。

このようなクリーンルームである対象空間Ｓ内において、最も清浄度を確保すべき領域は、被加工物１８が露出する可能性のある領域である。より具体的には、被加工物１８が搬送車２１によって搬送され、搬送車２１からポッドに入った被加工物１８が降下され、機器５のロード・アンロード部との間で被加工物１８の受け渡しが行われる場所、すなわち平面視で搬送レール２０の周辺の領域である。そこで、本実施例では、平面視で搬送レール２０の周辺にあたる領域を高度清浄域Ｓ１、その他の領域を非高度清浄域Ｓ２に設定している。

高度清浄域Ｓ１および非高度清浄域Ｓ２それぞれの構成を説明する。高度清浄域Ｓ１の上方には、図３に示す如く、天井１が上階の床スラブから吊下設置され、天井１の上側に天井裏の空間が形成されている。一方、非高度清浄域Ｓ２の上方は天井１の設置されない直天井となっており、上階の床スラブ下面（スラブ面２２）が露出している。天井１の縁にあたる部分の上側、すなわち高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との境界の上方には天井側壁２３が設けられ、天井１の設置された高度清浄域Ｓ１の上方の領域は、天井側壁２３によって非高度清浄域Ｓ２の上方の領域と区画されている（以下では、天井１とスラブ面２２に挟まれ、且つ天井側壁２３により画成された領域を上部天井内空間Ｃと称する）。

非高度清浄域Ｓ２の平面積は、高度清浄域Ｓ１の平面積と同等以上とすることが好ましい。後述する空気の循環のためである。

高度清浄域Ｓ１の上方にあたる天井１には、送風ユニット２が設置されている。天井１は、例えばアルミ等を材料とする構成材を平面視で格子状に組んだ天井セルにより形成され、スラブ面２２の下面から吊下設置される。そして、構成材によって組まれた格子の開口であるグリッドに、送風ユニット２を適宜な配置により設置する。送風ユニット２を設置しない残りのグリッドは、閉鎖パネル２ａを設置して塞ぐ。こうして、送風ユニット２を高度清浄域Ｓ１の上方（すなわち、搬送レール２０の上方）にあたる位置に集中して配置し、送風ユニット２から送り出される清浄な清浄室内向空気Ａ１を、高度清浄域Ｓ１に集中して供給するようにしている。

さらに、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との間には、垂壁２４が設置されている。垂壁２４は、天井１の縁にあたる部分から下方に向かって鉛直方向に沿って延びる垂壁部材であり、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との間を、両空間の下方が連通するように不完全に隔てている（尚、ここでいう「鉛直方向に沿って延びる」とは、必ずしも正確な鉛直面を有することを指すものではなく、垂壁２４は鉛直方向に対して傾きを有していても良い。鉛直方向に沿った向きとは、鉛直方向を成分として含む向きといった程度の意味である）。

天井１から垂壁２４の下端までの寸法は、以下のように設定される。まず、垂壁２４の下端は、床３における機器５の側方の作業員移動の妨げや、清浄室内向空気Ａ１の機器５の吸い込んだ排気分を除いた分の循環の妨げとならないよう、床３よりは上方に位置するようにする。また、垂壁２４が機器５に接すると、やはり機器５のメンテナンスや移設の妨げとなるため、垂壁２４の下端は機器５の上端よりは上方に位置していることが好ましい。一方、後述する清浄室内向空気Ａ１の循環の観点から、床３と垂壁２４の下端とは一定の距離を保ちながらある程度近接させ、垂壁２４の下方を流れる清浄室内向空気Ａ１の流速をある程度小さく保つことが好ましい。以上のことから、清浄室内向空気Ａ１の循環と機器５のメンテナンスや移設自由度の両立のためには、垂壁２４は下端が機器５の上端から１０ｃｍほど上方に位置する程度の寸法とするのが最も好適である。本実施例では、垂壁２４の下端は同じ高さで連続しており、また、機器５同士の間を遮るものはない。

垂壁２４の素材としては、パネルのような硬質の素材、あるいは下端に重りを入れたビニールシートのような軟質の素材など、各種の素材を採用することができる。

本実施例では、図２、図４、図５に示す如く、対象空間Ｓにおいて搬送レール２０が平面視でＨ型に設置されている。そして、搬送レール２０に沿ったＨ型の領域を高度清浄域Ｓ１に設定し、該高度清浄域Ｓ１の上側の空間を上部天井内空間Ｃとしている。天井側壁２３、及び垂壁２４は、Ｈ型の高度清浄域Ｓ１と、非高度清浄域Ｓ２との境界に、平面視で一対のコの字型となるよう配置される。天井側壁２３や垂壁２４は、例えば天井１を構成する前記天井セルを利用し、平面視で前記天井セルの構成材に沿って配置することができる。尚、天井側壁２３を設置する位置は必ずしもここに示すように平面視で天井１の縁でなくとも良く、高度清浄域Ｓ１の上方の空間を上部天井内空間Ｃと隔てるように配置されていれば良い。また、垂壁２４についても、ここに示すように平面視で天井１の縁に配置する必要はなく、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２の境界に配置されていれば良い。

このようにして高度清浄域Ｓ１および非高度清浄域Ｓ２を設定された対象空間Ｓにおいて、機器５は図２、図３に示す如く、前面部５ａが搬送レール２０下方の高度清浄域Ｓ１へわずかに突出するように配置され、前面部５ａ以外は非高度清浄域Ｓ２内に位置している。機器５にとっては、搬送車２１から降下するポッドとの間で被加工物１８の受け渡しを行うロード・アンロード部の前面部５ａで特に高い清浄度が要求されるからである。

送風ユニット２から高度清浄域Ｓ１へ清浄室内向空気Ａ１として送り出された空気は、機器５の前面部５ａに吹き付けられ、垂壁２４と床３の間を通って非高度清浄域Ｓ２へ抜け、その間に機器５の背面部５ｂなどから排出された排熱や発生個所があれば発塵塵埃を受け取って昇温して還気Ａ２となる。そして、非高度清浄域Ｓ２から還気Ａ２として上部天井内空間Ｃに吸い込まれ、再び送風ユニット２から清浄室内向空気Ａ１として送り出される。

空気の循環については後に詳しく説明するが、このように構成される空気の流路の一部には、さらに空気を冷却し、加湿するための機構が設けられる。

本実施例においては、上述の如く高度清浄域Ｓ１の上方に設置した天井１の上側の空間を上部天井内空間Ｃとして画成しているが、天井１の構成部材は同じ高さで非高度清浄域Ｓ２の一部（ここでは、図２中における室壁である左端の壁際の通路のうち、左側にあたる部分）の上方まで延長しており（以下、この延長部分を第二の天井２５と称する）、この第二の天井２５の上方を、上部天井内空間Ｃとは別の空間（以下、吸込チャンバＣ１と称する）として画成している。すなわち、非高度清浄域Ｓ２の上方の領域（図２における左側の領域）と上部天井内空間Ｃとの間は、天井側壁（第一の天井側壁）２３とは別の側壁（第二の天井側壁）２６により隔てられており、これにより、第二の天井２５と上階のスラブ面２２に挟まれ、且つ第二の天井側壁２６に囲まれた吸込チャンバＣ１が画成されている。吸込チャンバＣ１は上部天井内空間Ｃと連通しており、非高度清浄域Ｓ２内の清浄室内向空気Ａ１が機器の発熱と発塵を伴い還気Ａ２となったのち、一旦吸込チャンバＣ１を経由してから清浄前の室内向空気として上部天井内空間Ｃに送り込まれるようになっている。そして、この経路の途中に冷却ユニット６および後述する加湿ユニット２９が設置され、吸込チャンバＣ１を通過する還気Ａ２が冷却され、また必要に応じて加湿されるようになっている。ここで吸込チャンバＣ１は、図７に示すごとく第二の天井２５、上階のスラブ面２２、第一の天井側壁２３に区画された構成でもよい。

吸込チャンバＣ１の構成について、より具体的に説明する。第二の天井２５は、非高度清浄域Ｓ２の一部の天井をなすと共に吸込チャンバＣ１の下面部分を構成する。本実施例においては、第二の天井２５は天井１と同じ高さで連続しているが、第二の天井２５の役割は非高度清浄域Ｓ２の上方に吸込チャンバＣ１を画成することであり、この役割を果たす限りにおいて種々の構成や配置を取り得る。例えば、第二の天井２５は天井１とは異なる高さに設置されていても良いし、天井１から水平方向に離間した位置に設置されていても良い。ただし、本実施例の如く天井１と第二の天井２５とは同じ高さで連続した構成とすると、第二の天井２５にかかる設置の手間やコストの面で最も簡便である。

吸込チャンバＣ１は、こうして上部天井内空間Ｃと隣接するように画成されるが、吸込チャンバＣ１には送風ユニット２は設置されない。また、上部天井内空間Ｃにおいて吸込チャンバＣ１を区画する第二の天井側壁２６は第一の天井側壁２３と直接連続していない。吸込チャンバＣ１は、上部天井内空間Ｃの一部（図２中、左端にあたる部分）を挟んで非高度清浄域Ｓ２と向かい合う形となっており、吸込チャンバＣ１を画成する第二の天井側壁２６は、上部天井内空間Ｃを画成する第一の天井側壁２３と、上部天井内空間Ｃを挟んで対向している。そして、互いに対向する第一の天井側壁２３と第二の天井側壁２６との間には吸込ダクト２７が設置されており、上部天井内空間Ｃの一部を貫いて非高度清浄域Ｓ２と吸込チャンバＣ１とを連通している。

本実施例の場合、吸込ダクト２７は互いに向かい合う第二の天井側壁２６と第一の天井側壁２３の間を水平方向に繋ぐダクト状の部材として構成される。上述の如く、吸込チャンバＣ１は非高度清浄域Ｓ２と水平方向に直に隣接してはいないが、両空間が吸込ダクト２７により上部天井内空間Ｃの一部を通して連結される形である。吸込ダクト２７の内部は、上部天井内空間Ｃとは隔絶されている。

吸込ダクト２７の設置位置は、第一の天井側壁２３ないし第二の天井側壁２６のなるべく上方（スラブ面２２の直下）とすることが好ましい。後述する空気の循環のためであり、また加湿を効率よく行うためである。

また、第二の天井側壁２６における吸込ダクト２７とは別の箇所には連通口２８が設けられており、この連通口２８において、吸込チャンバＣ１と、上部天井内空間Ｃとが連通している。冷却ユニット６はこの連通口２８に備えられており、吸込チャンバＣ１から上部天井内空間Ｃへ流れる還気Ａ２の全量が、冷却ユニット６を通過するようになっている。吸込チャンバＣ１内における冷却ユニット６の前段には、さらに加湿ユニット２９が設けられており、冷却ユニット６に到達する前の還気Ａ２に対し加湿を行うようになっている。

加湿ユニット２９は、図６に示す如き保水体３０と加湿ファン３１を備えた気化方式の加湿器である。保水体３０と加湿ファン３１は、方形の箱型のダクトチャンバ３２の両側に互いに対向する形で設けられており、水を含ませた保水体３０に対し加湿ファン３１から空気を吹き付けることで、保水体３０に保持された水を気化させ、空気を加湿するようになっている。保水体３０は、一般的な気化方式の加湿器に用いられるような保水性の素材により構成され、外部から給水管３３を通して水が供給されるようになっている。保水体３０から下方に垂れた水は、保水体３０の下方に設けたドレンパン３４から排出される。この加湿ユニット２９の加湿ファン３１は、インバータなど回転数制御が外部信号により可能な回転数制御装置３１ａを備えている。高度清浄域Ｓ１に設置される湿度センサから送られる信号を湿度調節器により湿度設定値と湿度実測値の偏差から演算し、回転数制御装置３１ａへ例えば送電の最低周波数から定格周波数までに割り付けた回転数の信号により湿度の比例制御ができるようになっている。

このような構成を備えた加湿ユニット２９が、図１〜図５に示す如く吸込チャンバＣ１内に配置される。保水体３０および加湿ユニット２９は、還気Ａ２の流通する流路の断面に対して一部を占めるように配置されており、加湿ファン３１を作動させると、吸込チャンバＣ１を流れる還気Ａ２のうち一部が加湿ユニット２９に引き込まれ、保水体３０を通って加湿されて排出され、連通口２８に流れる。加湿ユニット２９に引き込まれない残りの還気Ａ２は、加湿ユニット２９および保水体３０を迂回して連通口２８に流れる。加湿ファン３１を作動させなければ、還気Ａ２はほぼ全量が加湿ユニット２９に引き込まれることなく連通口２８に流れる。

このように、本実施例の加湿ユニット２９は気化方式を採用しているが、加湿量については加湿ファン３１の回転数を制御することで自在に制御することができる。一般的な気化方式の加湿器の場合、エレメント（本実施例の保水体３０に相当）に保持される水の量が多く、上部の滴下水量を制御したところで通風に対して蒸発量を制限できず、加湿量を即時的に調整できないために加湿量を細かく制御することが難しいが、本実施例の如き加湿ユニット２９であれば、気化方式を採用しつつ、還気Ａ２全体量の部分であるが大きな割合を加湿ファン３１で引き込んで加湿を乗せた空気量を加湿ファン３１の回転数制御つまり風量制御でき、還気Ａ２の流れに戻すことで、加湿量を比例制御することができる。これにより、加湿量を工業用クリーンルームに要求される精度で十分精密に制御することができるのである。

また、加湿ユニット２９はスプレー方式の加湿器ではないので、気化していない水滴が還気Ａ２に乗ってさえぎり部分で滴下飛散したり、さらに循環空気に乗って機器５等に空気中の塵埃などを含んだ汚い水滴として付着するといった事態について特に考慮する必要がない。したがって、吸込チャンバＣ１のような狭い空間にも支障なく設置することができ、限られたスペースに設置するにあたって有利である。

非高度清浄域Ｓ２の還気Ａ２が冷却ユニット６を通って清浄前の室内向空気として上部天井内空間Ｃへ移動する際には、非高度清浄域Ｓ２から吸込ダクト２７を通って一旦吸込チャンバＣ１に入り、そこから冷却ユニット６の設置された連通口２８を通って上部天井内空間Ｃに到達する。この過程において、清浄前の室内向空気は送風ユニット２から高度清浄域Ｓ１に清浄室内向空気Ａ１として送り込まれる前に、還気Ａ２として通過した連通口２８において冷却ユニット６で冷却される。さらに必要に応じ、冷却ユニット６において冷却される前に、吸込チャンバＣ１に設置された加湿ユニット２９で加湿される。

こうして、上部天井内空間Ｃから送風ユニット２を介して高度清浄域Ｓ１に供給された清浄室内向空気Ａ１は、機器５の排熱を回収しつつ非高度清浄域Ｓ２に流れて還気Ａ２となり、さらに吸込ダクト２７から吸込チャンバＣ１を経由し、連通口２８から上部天井内空間Ｃへ清浄前の室内向空気として戻る。こうした空気の循環にかかる搬送力は、送風ユニット２の静圧により賄うことができ、冷却ユニット６における空気の通過や、吸込チャンバＣ１における空気の流通等に関し、特に送風のための機構を別途配置する必要はない（ただし、本発明を実施するにあたり、送風ユニット２だけで搬送力が不足するような場合には、冷却ユニット６や吸込チャンバＣ１等に送風のための機構を設置し、搬送力を補っても良い）。

以上のような空気の流れにおいて、加湿ユニット２９が吸込チャンバＣ１に配置されていることは、加湿の効率の面でも有利である。非高度清浄域Ｓ２に到達した清浄室内向空気Ａ１は、機器５の排熱を受け取って昇温し還気Ａ２となり、さらに非高度清浄域Ｓ２の上部で熱溜まりを形成する（詳しい温度分布については、後に具体的な数値例を挙げて詳述する）。この熱溜まりにある高温の還気Ａ２が吸込チャンバＣ１に引き込まれ、連通口２８から上部天井内空間Ｃへ流れるのであるが、ここで吸込チャンバＣ１内に加湿ユニット２９が設置されていると、非高度清浄域Ｓ２上部の熱溜まりから引き込まれた高温の還気Ａ２が、連通口２８に設けられた冷却ユニット６の前段で加湿ユニット２９により加湿されることになる。すなわち、冷却ユニット６にて冷却される前の、高温の状態で絶対湿度がほとんど変わらないので乾いた湿度の低い空気に対して加湿が行われるため、素早く効率の良い加湿が可能である。また、この際、水の気化に伴って還気Ａ２が冷却されることにもなるので、冷却ユニット６や、外調機７（図１参照）において要求される冷熱量を減らし、省エネルギーを図ることもできる。

尚、ここでは上部天井内空間Ｃの一端側に位置する空間を第二の天井側壁２６により画成して吸込チャンバＣ１を形成した場合を例に説明したが、吸込チャンバＣ１を設置する位置や形式はこれに限定されない。吸込チャンバＣ１の役割は、上述の通り送風ユニット２から空気を送り出すにあたり、空気を冷却ユニット６に確実に通過させることにあり、この役割を好適に果たし得る限りにおいて、吸込チャンバＣ１としては種々の形式を採用し得る。

例えば、図７に別の実施例として示す如く、搬送レール２０の配置が異なる場合には、それに合わせて高度清浄域Ｓ１や吸込チャンバＣ１の配置も変更され得る。図７に示す例では、搬送レール２０が平面視でＴ字状に配置されており、これに伴い、上方に送風ユニット２の設置された高度清浄域Ｓ１の形状も平面視でＴ字状になっている。そして、吸込チャンバＣ１と非高度清浄域Ｓ２とは、第二の天井側壁２６を介して直接隣接している。冷却ユニット６は連通口２８に設置され、加湿ユニット２９は、吸込チャンバＣ１内における冷却ユニット６の前段に設置されている。非高度清浄域Ｓ２内の上方で熱溜まりを形成する還気Ａ２は、第一の天井側壁２３に設けた吸込口３５から吸込チャンバＣ１に引き込まれ、加湿ユニット２９で必要に応じて加湿されたうえ、冷却ユニット６で冷却され清浄前の室内向空気として連通口２８から上部天井内空間Ｃに送られるようになっている。

図８はさらに別の実施例を示しており、ここに示す例では、吸込チャンバＣ１や第二の天井側壁２６、第二の天井２５を省略し、非高度清浄域Ｓ２と上部天井内空間Ｃとを連通口２８にて直接連通している。連通口２８は非高度清浄域Ｓ２と上部天井内空間Ｃとを隔てる第一の天井側壁２３に備えられ、冷却ユニット６はコイル部分が上部天井内空間Ｃ内に位置するように連通口２８に設置されている。非高度清浄域Ｓ２の上部で熱溜まりを形成する還気Ａ２は、第一の天井側壁２３に設けられた連通口２８を通り、冷却ユニット６で冷却され清浄前の室内向空気として上部天井内空間Ｃに送られる。加湿ユニット２９は、非高度清浄域Ｓ２の上部で、且つ空気の流れに関して連通口２８の手前の位置に設置され、冷却ユニット６の前段で連通口２８に引き込まれる前の還気Ａ２に対し加湿を行う。

このように、加湿ユニット２９は、空間構成にかかわらず、冷却ユニット６の前段に設置すると、冷却される前で温度の高い空気に対して効率よく加湿を行うことができる。特に、図１〜図８に示した各実施例では、非高度清浄域Ｓ２で温度成層をなす還気Ａ２に対して上部寄りの高さに冷却ユニット６を配置し、温度成層のうち床３よりも上方にあって特に温度の高い還気Ａ２を引き込んで冷却するようにしており、このように配置された冷却ユニット６に対して前段に加湿ユニット２９を設置することで、高い加湿効率を確実に実現できるようになっている。

このほか、例えば上部天井内空間Ｃ内の複数箇所に連通するように複数の吸込チャンバＣ１を設け、各吸込チャンバＣ１毎に冷却ユニット６を備えるといったこともできる。あるいは、上部天井内空間Ｃと隣接する場所以外に吸込チャンバＣ１を設置しても良いし、また例えば、ダクトもしくはチューブ状の空間として吸込チャンバＣ１を構成することもできる。こうした配置は、高度清浄域Ｓ１への適切な送風や、空気の冷却効率等を考慮して適宜決定すべきである。ただし、対象空間Ｓ内における床３上のスペースの有効利用や、冷却ユニット６における経済的な熱交換といった観点からは、本明細書や図面に示した各実施例の如く、吸込チャンバＣ１を上部天井内空間Ｃと同じ高さに形成すると共に吸込ダクト２７や連通口２８により空気の流路を形成し、連通口２８に備えた冷却ユニット６で空気を冷却するよう構成することが最も好ましく、且つ簡便である。加湿ユニット２９の位置については、冷却ユニット６の前段の適宜位置に設定すれば良い。

上記した第一実施例に関し、空気の循環、および室内における温度の分布を、さらに数値例を挙げつつ説明する。高度清浄域Ｓ１の上方の天井１には、送風ユニット２が所定の送風量や清浄度を満たし得るように適当な密度で設置されており、送風ユニット２から下向きに吹き出される清浄室内向空気Ａ１は、送風ユニット２の設置数がある程度密に多くなっていて垂壁２４により床方向へ導かれるので、ほぼダウンフローとなって高度清浄域Ｓ１に流れる。清浄室内向空気Ａ１は、機器５の前面部５ａを下向きに流れ、垂壁２４の下端や機器５の端面を迂回する側方流れとなって非高度清浄域Ｓ２ヘ押し出される。機器５の前面部５ａでの発熱量は、機器のそれ以外での発熱量に比べ半分以下例えば３割である。非高度清浄域Ｓ２では、機器５の発熱が多い部分の側方をなめながら清浄室内向空気Ａ１は還気Ａ２の流れとなり、天井１より上方に位置する吸込ダクト２７の入口に向かうアップフローとなる。

送風ユニット２における吹出温度は一例として以下のように設定される。高度清浄域Ｓ１において接触するポッドや接触可能性のあるポッド内製品の温度条件、排気のための給気温度として例えば２３℃に設定されていれば、送風ユニット２における吹出温度は２０℃であり、天井搬送の発熱量や機器５の前面部５ａの発熱量を処理して２３℃となる。上部天井内空間Ｃから送風ユニット２を通って２０℃で供給される清浄室内向空気Ａ１は、下方の高度清浄域Ｓ１へ送り込まれ、搬送レール２０や機器５の前面部５ａへ吹き付けられる（図１〜図５参照）。搬送車２１により搬送され、収容されるポッドが搬送車２１から下降され機器５に受け渡される被加工物１８は、送風ユニット２で浄化されて間のない清浄室内向空気Ａ１を吹き付けられ、清浄に保たれる。

次に、清浄室内向空気Ａ１は、機器５同士の間や、機器５と垂壁２４との間、垂壁２４と床３との間を抜けて非高度清浄域Ｓ２へ移る。非高度清浄域Ｓ２では被加工物１８の受け渡しや搬送が行われないため、仮に高度清浄域Ｓ１から非高度清浄域Ｓ２へ至る途中で清浄室内向空気Ａ１の清浄度が低下し還気Ａ２となったとしても、その状態の還気Ａ２が被加工物１８に直接接触する虞はない。

上述の如く、機器５は前面部５ａが高度清浄域Ｓ１へわずかに突出するように配置されており、清浄室内向空気Ａ１は、高度清浄域Ｓ１から非高度清浄域Ｓ２へ移動するまでの間に機器５の前面部５ａから排熱を受け取る。この過程で前面部５ａから清浄室内向空気Ａ１が受け取る排熱は、機器５全体の発熱の例えば３割程度である。

非高度清浄域Ｓ２に向かう清浄室内向空気Ａ１は、さらに機器５の前面部５ａ以外の部分（背面部５ｂ等）から排熱を受け取って昇温し還気Ａ２となる。非高度清浄域Ｓ２は天井１が設置されず、スラブ面２２が露出した直天井構造となっており、高温の還気Ａ２は非高度清浄域Ｓ２をスラブ面２２の近傍まで上昇し、熱溜まりを形成する。熱溜まりにおける還気Ａ２の温度は、例えば３０℃程度である。還気Ａ２は機器５の前面部５ａのように製品に触れる可能性はなく、排気に用いられる空気も前面部５ａから機器へ導入されるので、機器内温度条件２３℃より高くてよい。すなわち、機器５全体の排熱を受け取った結果、清浄室内向空気Ａ１は吹出温度の２０℃から１０℃程度昇温する。前述のように、高度清浄域Ｓ１において清浄室内向空気Ａ１が機器５の前面部５ａから受け取る排熱は機器５全体の排熱の３割程度なので、非高度清浄域Ｓ２へ移行する直前における清浄室内向空気Ａ１の温度は２３℃程度である。これは、基板等である被加工物品１８にとって適正な温度である。冷却ユニット６では、この機器５の前面部５ａにおける適正温度２３℃を保つため、非高度清浄域Ｓ２へ移行する直前の清浄室内向空気Ａ１の温度を計測し、これに基づいて冷媒の温度等を調整し、熱交換量を制御する。

昇温した還気Ａ２が非高度清浄域Ｓ２を上昇する際、非高度清浄域Ｓ２の上方と、上部天井内空間Ｃとの間に設けられた第一の天井側壁２３が非高度清浄域Ｓ２を囲む形で鉛直の逆向き槽の如き役割を果たし、還気Ａ２は、この逆向き槽状の空間で温度成層を形成しながらゆっくりと上方へ運搬されることになる。併せて、第一の天井側壁２３の下方に設けられた垂壁２４も同様の役割を果たす。尚、この温度成層の下方における清浄室内向空気Ａ１から還気Ａ２へなりかける途中の空気の温度は、機器５からの排熱を受け取りつつも周辺の冷えた清浄室内向空気Ａ１と混合するため、２５℃前後である。温度成層の上方においては、上述の通り３０℃程度である。ここで、非高度清浄域Ｓ２の平面積が高度清浄域Ｓ１の平面積と同等以上に設定されていると、全体としてゆっくりした清浄室内向空気Ａ１の流れが形成されやすく、さらに安定した温度成層が形成されやすい。

また、垂壁２４は、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との間を隔てることで、送風ユニット２から高度清浄域Ｓ１に供給されて間もない清浄且つ比較的低温の清浄室内向空気Ａ１に、非高度清浄域Ｓ２内の還気Ａ２が混合することを抑える機能をも担っている。送風ユニット２から下方へ向かう清浄室内向空気Ａ１の流れと、機器５の近傍から上方へ向かう還気Ａ２の流れを垂壁２４により分割することで、非高度清浄域Ｓ２内の還気Ａ２の状態（温度や清浄度）が、高度清浄域Ｓ１内の清浄室内向空気Ａ１の状態に大きく影響することを防いでいるのである。

尤も、高度清浄域Ｓ１に十分な数の送風ユニット２を配置し、送風ユニット２から下へ向かう清浄室内向空気Ａ１の送風量を確保すれば、仮に垂壁２４を設置しないとしても、高度清浄域Ｓ１において生じる強いダウンフローにより一定の清浄度を保つことは可能である。ただし、高度清浄域Ｓ１における清浄度をより確実に保持するためには、やはり垂壁２４を設置することが好ましい。また、垂壁２４は、上述の如く温度成層を形成する機能の点や、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との清浄室内向空気Ａ１と還気Ａ２との温度差を確保するという点においても有用である。後述するように、空気の循環の観点から、両領域間における清浄室内向空気Ａ１と還気Ａ２との温度差はある程度高く保たれている方が有利である。

非高度清浄域Ｓ２の上方を囲む第一の天井側壁２３の一部に設けられた吸込ダクト２７の入口からは、非高度清浄域Ｓ２の上方で熱溜まりを形成する３０℃程度の還気Ａ２が、吸込チャンバＣ１へ引き込まれる。吸込チャンバＣ１に設置された加湿ユニット２９の加湿ファン３１がある回転数で作動している場合、吸込チャンバＣ１内の還気Ａ２の一部は加湿ユニット２９に引き込まれ、加湿されると共に冷却されて排出される。ここで、加湿ユニット２９に引き込まれる還気Ａ２の温度は３０℃程度と高いので、保水体３０における水の気化が効率よく進行し、加湿・冷却を効果的に行うことができる。

加湿ユニット２９から排出された還気Ａ２は、加湿ユニット２９を迂回した還気Ａ２と合流し、連通口２８へ流れる。還気Ａ２は、さらに連通口２８に設けられた冷却ユニット６にて２０℃程度の温度まで冷却されて上部天井内空間Ｃへ清浄前の室内向空気として戻され、送風ユニット２から除塵されたのち、高度清浄域Ｓ１へ清浄室内向空気Ａ１として再度供給される。

以上のような空気の循環は、主に送風ユニット２におけるファンの動作により駆動されるが、このほかに、空気の比重差も機能する。すなわち、高度清浄域Ｓ１には２０℃程度の清浄室内向空気Ａ１が供給される一方、非高度清浄域Ｓ２には２５℃前後〜３０℃程度の相対的に高温で比重の小さい還気Ａ２が位置することになり、こうした比重の差が手伝って、高度清浄域Ｓ１から垂壁２４の下方を回り込んだ清浄室内空気が、非高度清浄域Ｓ２において垂壁２４や第一の天井側壁２３に囲まれた空間を上昇するのである。

一方、図１２に示す如き従来例の場合、機器５全体に清浄室内向空気を吹き付け機器５のどの部位においても適正温度（２３℃程度４５％ＲＨ程度）を保つために、送風ユニット２における吹出温度は、発熱を処理した還気Ａ２までの熱負荷１００％を処理するため、室内で除湿が生じないようこの適正温度の露点温度でのドライコイルでの冷却最大温度差８℃で処理できる１５℃に設定される。清浄室内向空気Ａ１は、ここから還気Ａ２として床下へ抜けるまでの間に、機器５の排熱を受け取って２３℃程度まで上昇する。そして、冷却ユニット６において１５℃まで冷却され、再度送風ユニット２へ送られる。

このように、図１２に示す上記従来例と、図１〜図５に示す本実施例を比較すると、各所における空気の温度が合理的に異なってよいこととなり、本実施例では、空調システム全体の平均温度を上記従来例と比較して底上げしつつ、機器５周囲の温度は非高度清浄域Ｓ２においては２５℃前後とし、高度清浄域Ｓ１に面する前面部５ａでは２３℃程度の適温を保つような制御が可能となっている。こうした温度設定は、従来例のように対象空間Ｓ全体における排熱量を基準として設定温度を決め、全体の温度を一律に管理するのではなく、対象空間Ｓ内に清浄室内向空気Ａ１及び還気Ａ２の温度が相対的に高い領域と低い領域を設定し、特に冷却を要する領域（本実施例の場合は、機器５の周辺、特に前面部５ａ付近）をその他の領域（本実施例の場合は、非高度清浄域Ｓ２の上方）よりも上流側とすることで実現されている。換言すれば、冷却された空気の供給対象を精密な温度制御が必要な高度清浄域Ｓ１に限定し、その他の領域における設定温度を上昇させることで、冷却に必要な冷熱量を小さくしているのである。

また、冷却ユニット６に供給される冷媒の冷却効率の点でも本実施例は有利である。従来例の場合、２３℃の還気Ａ２を冷却ユニット６で１５℃まで冷却しなくてはならない。また、冷却ユニット６において空気中の水分が凝縮して予期せぬ除湿が生じないようにすることも考慮に入れ、冷却ユニット６に供給される冷媒の温度は、例えば入口で１０℃、出口で１５℃程度に設定される（２３℃における相対湿度が４５％の空気の場合）。一方、本実施例では、加湿ユニット２９の加湿ファン３１を作動させない場合、冷却ユニット６においては３０℃の還気Ａ２を２０℃まで冷却することになる。この場合、冷却ユニット６に供給される冷媒の温度は、入口で１５℃、出口で２０℃程度である。加湿ファン３１を作動させて還気Ａ２を加湿・冷却する場合は、３０℃よりは多少低い温度となった還気Ａ２を冷却ユニット６で冷却することになるが、そうであっても、冷媒の温度設定は従来例と比較すれば十分に高くなる。

冷却ユニット６に冷媒を供給する冷熱源（図示せず）においては、往き冷媒温度が高いほど、蒸発器と凝縮器との圧力差が小さくなることで冷熱発生量と圧縮機での仕事とのＫＷ比率である成績係数ＣＯＰが高くなる。したがって、図示しない前記冷熱源において冷媒の冷却のために消費されるエネルギーについても、本実施例であれば消費量を抑えることができるのである。さらに、中間期や冬季においては冷媒の冷却に外気の冷熱を利用したフリークーリングを行うことがあるが、往き冷媒温度が高ければ、それだけフリークーリングの利用できる期間は長くなり、いっそうの省エネルギー化を図ることができる。また無論、冷媒の温度が高ければ、その分だけ冷却ユニット６の表面における水分の凝縮はいっそう生じにくく、予期せぬ除湿が発生する心配もない。

空気の循環を駆動するエネルギーに関しても、本実施例では空気の比重差により駆動される割合が大きくなっており、ここでも省エネルギー効果を得ることができる。すなわち、従来例では清浄室内向空気Ａ１の吹出温度は約１５℃、機器５の排熱を受け取った後の温度は２３℃前後であり、温度差は８℃程度であったが、本実施例では、清浄室内向空気Ａ１の吹出温度は約２０℃、非高度清浄域Ｓ２の上方で熱溜まりを形成する還気Ａ２の温度は３０℃程度であり、温度差は１０℃程度である。空気の比重差は温度差に比例するため、本実施例の場合、空気の比重差による駆動力が大きくなる分、送風ユニット２において、空気の循環に必要なファンの駆動エネルギーが小さく済む。

ここで、上述の如く吸込ダクト２７がスラブ面２２の直下に設置されていると、非高度清浄域Ｓ２の上方で熱溜まりを形成する３０℃程度の温度の高い還気Ａ２を吸込ダクト２７から定常的に吸い込み、冷却することになる。冷熱を運搬する空気の温度差が、上記従来例では８℃程度であるところ、本実施例では１０℃ほどの大温度差となるので、同じ熱量を運搬するのに必要な風量は８／１０となり、送風量を２割も減らすことができる。また、比重差による駆動力を得る上でもより有利である。

上述の如き本実施例のクリーンルームの空調システムにおいて、外気Ａ３として取り込まれた空気が還気Ａ２と混合し、清浄室内向空気Ａ１として供給され、清浄室内向空気Ａ１または還気Ａ２として循環するまでの温度および湿度の変動と、これに伴う省エネルギー効果について、さらに図１１のＴ−Ｘ空気線図を用いて説明する。

図９は、本実施例との比較対象として想定した参考例である。基本的な構成は図１２に示した従来例と同様であるが、本参考例の場合、加湿器１７にあたる構成を備えておらず、清浄室内向空気Ａ１の湿度の調整に関しては、外調機７のエアワッシャなど水加湿器１４で全てを賄っている。

このような参考例における空気の温度および湿度の変動を図１０に模式的に示す。冬季の外気条件を想定した場合、外調機７に引き込まれる前の外気Ａ３は、例えば図中の飽和蒸気曲線に対して左下、Ａの符号にて示した位置に相当する状態である。

加湿器１４が空気に対して液体の水を添加し、気化させる方式の加湿装置である場合、予熱コイル１０および加熱コイル１２により、図中にＢの符号にて示す位置まで外気Ａ３を加熱する。続いて、外気Ａ３は加湿器１４により、等エンタルピ線に沿ってＢ点と飽和曲線との交点の線分長に加湿飽和効率を乗じたＣの符号にて示す位置まで加湿・冷却される。ここで図中Ｂａの符号にて示す位置は、外気Ａ３が予熱コイル１０により加熱され、更に、冬季には熱交換しない冷却コイル１１を越えた出口で加熱コイル１２により加熱される前の段階を示している。

加湿器１４が空気に対して低圧蒸気を添加する方式の加湿装置である場合、Ａの位置にある外気Ａ３は、予熱コイル１０および加熱コイル１２によって上記Ｃ点と同じ乾球温度のＢ'の符号にて示す位置まで加熱され、さらに図中に破線にて示す如く、加湿器１４によってＣの位置まで加湿される。

続いて、床下に導入された外気Ａ３は、床下の空間内の還気Ａ２と混合し、ここで温度が上昇する（図中Ｄ）。さらに、ドライコイルである冷却ユニット６で冷却されたうえで（図中Ｅ）、清浄室内向空気Ａ１として対象空間Ｓ内に導入され、機器５の排熱により昇温する。そして、還気Ａ２として床下に戻る（図中Ｆ）。

図１〜図５に示す本実施例では、空気の温度および湿度の変動を図１１に示し、例えば外調機７での加湿量受持ち５０％量で室内の加湿ユニット２９全体の加湿量受持ち５０％として説明する。Ａの位置にある外気Ａ３が、水加湿の場合はＧ、または蒸気加湿の場合はＧ'の位置を経て、必要な加湿量の半分の絶対湿度であるＨの位置まで加熱・加湿される。続いて、清浄室内向空気Ａ１は排熱を受け取りつつ還気Ａ２となりアップフローにより非高度清浄域Ｓ２内を上昇し、上方で熱溜まりを形成する。熱溜まりの最上方の還気Ａ２がＩの位置として吸込チャンバＣ１内に引き込まれる。

さらに、吸込チャンバＣ１など非高度清浄域Ｓ２の上部に導入された外気Ａ３は、ここで機器５の排熱を受け取った熱だまり最上方還気Ａ２とそれぞれの風量比（例えば１：７）で混合し、温度および湿度が上昇する（図中Ｊ）。吸込みチャンバＣ１内では加湿ユニット２９に吸引された空気は加湿・冷却され（図中Ｋ）、加湿ユニット２９に吸い込まれなかった空気は素通りして混合され（図中Ｌ）、集まった熱処理中の還気Ａ２は、冷却ユニット６で冷却され（図中Ｍ）、送風ユニット２の吸引から筐体の下側ＨＥＰＡフィルタへ吹出すことで清浄室内向空気Ａ１として対象空間Ｓ内の高度清浄域Ｓ１に供給される。高度清浄域Ｓ１に供給された清浄室内向空気Ａ１は、機器５の排熱を受け取って昇温し還気Ａ２となり、吸込チャンバＣ１など非高度清浄域Ｓ２の上部にて外気Ａ３と混合される（図中Ｊ）。このように空気は図１１に示すＴ−Ｘ空気線図上で動く。

本実施例の空調システムでは、図９、図１０に示す参考例と異なり、加湿の一部を屋内の加湿ユニット２９が担っている。このため、外調機７における加湿量は参考例と比較して図１１の例では５０％と少ない。つまり、図１１におけるＨの位置での湿度が、図１０におけるＣの位置での湿度と比較して絶対湿度差として半分となり加湿量も半分である。したがって、加湿器１４が空気に対して液体の水を添加し、気化させる方式の加湿装置である場合は、予熱コイル１０および加熱コイル１２による加熱量（Ａの位置からＧの位置までの左右方向の距離）が少なく済み、また、加湿器１４において添加する水の量（Ｇの位置からＨの位置までの上下方向の距離）が少なく済む。また、飽和線近くまでシビアに加湿を乗せることが少なくなり加湿飽和効率の高さを要求しない。加湿器１４が空気に対して低圧蒸気を添加する方式の加湿装置である場合は、加湿器１４において添加する水蒸気の量（Ｇ'の位置からＨの位置までの上下方向の距離）が少なく済む。

クリーンルームを備えた施設においては、通常、クリーンルームの他に図示しない付帯室等が設けられており、外調機７は、クリーンルームである対象空間Ｓのほか、それらの付帯室の空調も担っていることが普通である。ここで、図９に示す参考例の如く、クリーンルームである対象空間Ｓの加湿の全部を外調機７で賄うようにすると、対象空間Ｓに対して行うのと同様の加湿を付帯室等に対しても行うことになる。つまり、図１０にＣの位置で示す状態の空気を、対象空間Ｓの他に付帯室等に対しても供給することになる。これに対し、本実施例の場合は、図１１にＨで示す状態の空気が対象空間Ｓおよび付帯室等に供給され、その後、対象空間Ｓに供給される空気に対してのみ、改めて加湿ユニット２９により加湿が行われることになる。このため、施設全体における合計の加湿量を大幅に減らし、加湿に要するエネルギーを節減することができる。

尚、ここでは本発明の実施例として外調機７を備えた空調システムを例示したが、要求される加湿量や冷熱量、クリーンルームおよびその周辺のレイアウト、その他の条件によっては、外調機を備えず、温度および湿度の調整の全部を室内の冷却ユニット６と加湿ユニット２９で賄うことも原理的には可能である。

また、本実施例の空調システムは、上述の如き温度管理に関するエネルギー面での利点と同時に、清浄度の管理においても品質及びコストの面で利点を有している。すなわち、本実施例では、上述の如く対象空間Ｓのうち高度清浄域Ｓ１に送風ユニット２からの空気を集中して供給することで、大きい空間内の空気を一律に浄化する場合と比較して、必要な送風ユニット２の設置台数を減らすことも可能である。こうして、空気の浄化にかかるコストを節減しつつ、高度清浄域Ｓ１では高い清浄度を保つことができる。

この際、空気清浄の対象空間Ｓとして、仕切りのない大空間を設定できることも本実施例における利点の一つである。送風ユニット２の集中配置により、床３上に仕切りがなくとも局所的に清浄度の高い高度清浄域Ｓ１を設定することができ、大空間である対象空間Ｓを利用する上で高い清浄度と自由度を両立できるのである。ここで、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との境界の床３や機器５よりも上の位置に垂壁２４を設置すれば、高度清浄域Ｓ１においては清浄度に関して一層高い信頼性を保ちつつ、床３上における機器５のレイアウト変更等には柔軟に対応することができる。

ここで、クリーンルームで被加工物を加工するにあたっては、一時的に被加工物を対象空間内の一部にストックすることがある。この被加工物のストック場所に関し、間仕切り式の古い型のクリーンルームでは、例えば垂直棚式のストッカーを対象空間の床上に備えるようにしていたが、上記従来例や本実施例の如き天井搬送装置１９を採用したクリーンルームの場合、搬送レール２０にストック用待避線を設け、ストッカーの機能を天井搬送装置１９に代替させることが可能である。こうすることで、床上に間仕切りを備えることによる機器配置自由度の低下を回避し、高価な床上搬送のイニシャルコストを削減することに成功している。

尤も、天井搬送装置１９にも移設に関し不自由さがあることは否めない。つまり、搬送レール２０は天井構造物やスラブ面２２から吊られて強固に固定されているので、搬送レール２０の配置を変更したり、搬送レール２０を移設するといった工事には手間やコストが嵩む。このため、結局、被加工物１８の搬送ルートはある程度固定化されるし、また、機器５の配置も搬送レール２０の配置によって影響される。したがって、本発明においても、大空間のクリーンルームを実現するにあたり、対象空間Ｓにおける高度清浄域Ｓ１の位置はある程度固定されることになる。しかしながら、本実施例では、ある程度固定された高度清浄域Ｓ１に対し、送風量に応じた台数の送風ユニット２を発熱も考慮しながら自在に設置できるという点で、上記従来例と比較して有利である。また、非高度清浄域Ｓ２の中では、機器類の配置転換は自由にできる。

さらに、本実施例では、上記従来例の如きレタンシャフト４（図１２参照）を不要とし、対象空間Ｓをより有効に利用することができるようになっている。すなわち、上記従来例においては、対象空間Ｓに供給した空気を床下から天井１の上方へ戻すためのレタンシャフト４が必要であり、このレタンシャフト４の分だけ空間に無駄が生じて利用効率が低下していた。一方、本実施例の場合、対象空間Ｓのうち高度清浄域Ｓ１に送られた空気は、同じ対象空間Ｓ内の別の領域である非高度清浄域Ｓ２内を上昇して上部天井内空間Ｃへ戻る。いわば、第一の天井側壁２３や垂壁２４、及びそれらに囲まれた非高度清浄域Ｓ２がレタンシャフト４の代わりをする形であるが、第一の天井側壁２３や垂壁２４は上述の如く床３より上にあり、垂壁２４の寸法は機器５の移動を妨げないように設定されている。よって、これらが対象空間Ｓの利用に関して自由度を下げることはない。こうして、本実施例では、維持に高い費用を要するクリーン空間の利用効率を高めている。

また、実施例の空調システムでは、高度清浄域Ｓ１での強いダウンフローの後、側方流れから非高度清浄域Ｓ２におけるアップフローへ転換する流れにより、床下の空間を経ることなく空気が循環される。上記従来例においては、空気を確実に循環させるために、床３に設けた開口から床下の空間に空気を引き込んで下向きの気流を形成していた。これに対し、本実施例では空気の循環に床下の空間を利用する必要がない。よって、床下の空間を別の用途、例えば機器５の補機を設置する専用のエリアや、何らかの作業用の空間等として利用することができる。あるいは、図１〜図３では床３を上げ床として図示しているが、クリーンルームの用途等によっては床３を上げ床とせず、スラブ床の床面、またはスラブ床の床面に沿って設けた床面をそのまま床３として利用することも可能である。また、上記従来例では床３の開口からの吸込み気流の調整に手間がかかってしまうが、こうした操作も不要である。

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のうち、他の領域に比べて高い清浄度の要求される領域を高度清浄域Ｓ１に設定すると共に、該高度清浄域Ｓ１以外の領域を非高度清浄域Ｓ２に設定し、高度清浄域Ｓ１の上方に、浄化した空気（清浄室内向空気Ａ１）を下方へ向けて供給する送風ユニット２を備え、高度清浄域Ｓ１に供給された空気（清浄室内向空気Ａ１）は、床３上を通って非高度清浄域Ｓ２に至り、該非高度清浄域Ｓ２内を上昇し還気Ａ２となって、送風ユニット２から再度高度清浄域Ｓ１に供給されるよう構成され、非高度清浄域Ｓ２を上昇して送風ユニット２へ至る空気（還気Ａ２）を冷却する冷却ユニット６と、冷却ユニット６の前段において空気（還気Ａ２）を加湿する加湿ユニット２９とを備えている。こうすることにより、空気の浄化に係るコストを節減すると共に、高度清浄域Ｓ１では高い清浄度を実現することができる。また、高度清浄域Ｓ１に対し空気をダウンフローにて供給することができ、且つ空気の循環に床下の空間を利用する必要がない。そして、冷却ユニット６により冷却される前の空気を加湿ユニット２９により加湿することで、効率よく加湿を行うことができる。

上記各実施例において、加湿ユニット２９は、水を保持する保水体３０と、該保水体３０に対して空気を吹き付ける加湿ファン３１と、該加湿ファン３１の回転数を制御できる回転数制御装置３１ａとを備えて構成することができる。このようにすると、加湿器として気化方式の加湿ユニット２９を採用しつつ、加湿ファン３１に取り込む風量を湿度センサの信号に基づいてファンの回転数制御として比例制御することにより、加湿量をクリーンルームに要求される精度で十分精密に制御することができる。

上記各実施例は、高度清浄域Ｓ１と非高度清浄域Ｓ２との間における床３より上方の位置に、鉛直方向に沿って延びる垂壁２４を備えている。このようにすると、高度清浄域Ｓ１を送風ユニット２から下方へ向かう空気の流れと、非高度清浄域Ｓ２を上方へ向かう空気の流れを垂壁２４で分割することにより、非高度清浄域Ｓ２内の空気の状態が、高度清浄域Ｓ１内の空気の状態に大きく影響することを防ぐことができる。

一部の実施例において、高度清浄域Ｓ１の上方には、送風ユニット２と送風ユニット２の無いところに載置される閉鎖パネル２ａとが設置された天井１が位置し、天井１の上側の空間は、天井側壁２３により上部天井内空間Ｃとして画成され、送風ユニット２は、上部天井内空間Ｃ内の空気を高度清浄域Ｓ１へ供給するよう天井１に設置され、冷却ユニット６および加湿ユニット２９は、天井１から上方に設置された構成としている。このようにすると、冷却された空気の供給対象を精密な温度制御が必要な高度清浄域Ｓ１に限定し、その他の領域における設定温度を上昇させることで、冷却に必要な冷熱量を小さくすることができる。

一部の実施例において、非高度清浄域Ｓ２の室壁側の一部上方には第二の天井２５が位置し、第二の天井２５の上側の空間は、第二の天井側壁２６により吸込チャンバＣ１として画成され、冷却ユニット６は、吸込チャンバＣ１から上部天井内空間Ｃへ至る経路に設置され、加湿ユニット２９は、吸込チャンバＣ１内に設置され、非高度清浄域Ｓ２から上部天井内空間Ｃへ移動する空気は、第二の天井側壁２６の開口から吸込チャンバＣ１を経由し、送風ユニット２により高度清浄域Ｓ１に供給される構成としている。

一部の実施例において、第二の天井２５は、天井１と同じ高さで連続し、吸込チャンバＣ１は、上部天井内空間Ｃと隣接する構成としている。このようにすると、第二の天井２５にかかる設置の手間やコストの面で簡便である。

一部の実施例は、天井側壁２３に、非高度清浄域Ｓ２内の空気を上部天井内空間Ｃへ導く吸込口３５を備え、吸込口３５に冷却ユニット６を備え、非高度清浄域Ｓ２内における冷却ユニット６の前段に加湿ユニット２９を備えた構成としている。

各実施例において、対象空間Ｓには、被加工物１８を搬送する天井搬送装置１９を構成する搬送レール２０が設置された構成とし、高度清浄域Ｓ１として、搬送レール２０の周辺の領域を設定している。

したがって、上記各実施例によれば、加湿器の設置に係る制約を極力排し得る。

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。

１ 天井
２ 送風ユニット
２ａ 閉鎖パネル
３ 床
６ 冷却ユニット
１８ 被加工物
１９ 天井搬送装置
２０ 搬送レール
２３ 天井側壁
２４ 垂壁
２５ 第二の天井
２６ 第二の天井側壁
２８ 連通口
２９ 加湿ユニット
３０ 保水体
３１ ファン
３１ａ 回転数制御装置
３５ 吸込口
Ａ１ 空気（清浄室内向空気）
Ａ２ 空気（還気）
Ｃ 天井内空間（上部天井内空間）
Ｃ１ 吸込チャンバ
Ｓ 対象空間
Ｓ１ 高度清浄域
Ｓ２ 非高度清浄域

Claims (8)

1. 対象空間のうち、他の領域に比べて高い清浄度の要求される領域を高度清浄域に設定すると共に、該高度清浄域以外の領域を非高度清浄域に設定し、
   前記高度清浄域の上方に、浄化した空気を下方へ向けて供給する所定数の送風ユニットを備え、
   前記高度清浄域に供給された空気は、床上を通って前記非高度清浄域に至り、該非高度清浄域内を上昇し、前記送風ユニットから再度前記高度清浄域に供給されるよう構成され、
   前記非高度清浄域を上昇して前記送風ユニットへ至る空気を冷却する冷却ユニットと、
   前記冷却ユニットの前段において空気を加湿する加湿ユニットとを備えたこと
   を特徴とするクリーンルームの空調システム。
2. 前記加湿ユニットは、
   水を保持する保水体と、
   該保水体に対して空気を吹き付ける加湿ファンと、
   該加湿ファンの回転数を制御できる回転数制御装置と、
   を備え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。
3. 前記高度清浄域と前記非高度清浄域との間における床より上方の位置に、鉛直方向に沿って延びる垂壁を備えたこと
   を特徴とする請求項１または２に記載のクリーンルームの空調システム。
4. 前記高度清浄域の上方には、前記送風ユニットと送風ユニットの無いところに載置される閉鎖パネルとが設置された天井が位置し、
   前記天井の上側の空間は、天井側壁により天井内空間として画成され、
   前記送風ユニットは、前記天井内空間内の空気を前記高度清浄域へ供給するよう前記天井に設置され、
   前記冷却ユニットおよび前記加湿ユニットは、前記天井から上方に設置されること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクリーンルームの空調システム。
5. 前記非高度清浄域の室壁側の一部上方には第二の天井が位置し、
   前記第二の天井の上側の空間は、第二の天井側壁により吸込チャンバとして画成され、
   前記冷却ユニットは、前記吸込チャンバから前記天井内空間へ至る経路に設置され、
   前記加湿ユニットは、前記吸込チャンバ内に設置され、
   前記非高度清浄域から前記天井内空間へ移動する空気は、前記第二の天井側壁の開口から前記吸込チャンバを経由し、前記送風ユニットにより前記高度清浄域に供給されること
   を特徴とする請求項４に記載のクリーンルームの空調システム。
6. 前記第二の天井は、前記天井と同じ高さで連続し、前記吸込チャンバは、前記天井内空間と隣接すること
   を特徴とする請求項５に記載のクリーンルームの空調システム。
7. 前記天井側壁に、前記非高度清浄域内の空気を前記天井内空間へ導く吸込口を備え、
   前記吸込口に前記冷却ユニットを備え、
   前記非高度清浄域内における前記冷却ユニットの前段に前記加湿ユニットを備えたこと
   を特徴とする請求項４に記載のクリーンルームの空調システム。
8. 前記対象空間には、被加工物を搬送する天井搬送装置を構成する搬送レールが設置されており、
   前記高度清浄域として、前記搬送レールの周辺の領域を設定すること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のクリーンルームの空調システム。

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