クリーンルームの気流構成に関する設計の基本事項

一方向気流の設計の基本

1. フィルターからの漏れを防ぐ

フィルターに漏れがあると、一方向の空気の流れという最大の利点が損なわれてしまう。したがって、漏れは絶対に避けなければならない。

2. 均一な供給気流を確保する

フィルターのカバー率を上げることで、フレームの死角の影響を軽減します。

3. 給気速度の均一性を向上させる

供給速度の不均一性は、一般的にフィルターやプレナムにおける圧力の不均一性、およびプレナムへの過剰な流入速度によって発生します。主な対策は以下のとおりです。

（１）高効率フィルターを厳密に選定する。設置時には、個々の抵抗値に応じてユニットのバランスを取り、どのフィルターの抵抗値とグループ平均の差も５％未満になるようにする。

（２）フィルタの下に制振層を設置する。必要であれば不均一な制振層でも構わない。プレナムの高さを上げる。できれば８０００mm以上にする。

（３）プレナムへの集中ダクト供給から分散ダクト供給への変更。

（４）入口速度が高すぎる場合、または片側からの入口しかできない場合は、入口付近のフィルターに調整可能なバッフルを取り付けます。あるいは、出口付近に穴あき板を配置して内部プレナム抵抗を増加させます。

4. 還気速度の均一性を向上させる

給気ダクトに適用される対策は、還気ダクトにも適用できます。具体的には、ダクトの分散配置、バランスダンパーの設置、還気グリルへの制振布の設置、還気面の風速を5m/s未満に低減すること、床の開口率の調整などです。

 

非一方向気流の設計の基本

1. 陽圧を維持する

（１）加圧空気流量 加圧空気流量は主に外壁の漏れによって決まります。1時間あたりの空気交換回数（ACH）で表され、参考値は以下のとおりです。概算には、2～3 ACHを使用してください。

（２）加圧制御 外壁の構造強度とドアの開閉のしやすさを考慮する。一般的に、隣接する部屋との圧力差を５〜２０ Pa（０．５〜２．０ mmH₂O）の範囲内に制御する。

2. 局所的な粉塵発生を抑制する

非一方向性クリーンルームでは、乱流によって粉塵があらゆる場所に拡散します。局所的に発生した粉塵が部屋全体に均一に影響を及ぼすと、非常に好ましくない結果となり、換気回数を大幅に増やしても改善効果は限定的です。最善のアプローチは、局所的な粉塵発生装置を囲い込み、局所排気装置を設置することで、局所的な気流構造を直接的に改善することです。

3. ファン圧力ヘッドの選定

ファン圧力を過剰に余裕を持たせて選定するという従来の方法は不適切です。実際の運転ではフィルターは定格風量以下で動作するため、フィルター抵抗の2倍の圧力でファンを選定すると、初期圧力に過剰な余裕が生じ、結果として風量と風速が過剰になります。ダンパーを絞りすぎると、大きな騒音が発生します。システム抵抗を詳細に計算できる場合は、粗フィルターから高効率フィルターまでの最終抵抗は、初期抵抗に50～120 Paを加えた値とすることができます。システム抵抗の計算が困難な場合や、おおよその推定値のみが必要な場合は、従来の初期抵抗の2倍という方法を使用しても構いません。

4. ファンセレクション

高効率で低騒音のファンを選定してください。動作点がファン性能曲線の急勾配部分に位置し、曲線自体も平坦ではなく急勾配であることが不可欠です。これにより、大きな圧力変化による風量変動を最小限に抑え、運転への影響を大幅に軽減できます。

 

まとめ

要約すると、気流組織は、クリーンルーム設計多くの用途では、気流解析のためにCFDシミュレーションソフトウェアが必要とされ、シミュレーション結果の可視化を活用して設計の妥当性を検証します。