クリーンルームは、製造業や科学研究において一般的に使用され、粉塵、浮遊微生物、エアロゾル粒子、化学蒸気などの汚染物質のレベルが低い、管理された環境です。正確には、クリーンルームは、1立方メートルあたりに規定された粒子サイズを持つ粒子数で規定された汚染レベルに保たれています。一般的な都市環境における屋外の大気には、1立方メートルあたり35,000,000個の粒子が含まれており、これはクリーンルーム基準の最低レベルであるISO 9クリーンルームに相当します。
クリーンルームの概要
クリーンルームは、微細な粒子が製造プロセスに悪影響を与える可能性のある、ほぼあらゆる業界で使用されています。クリーンルームの規模や複雑さは様々で、半導体製造、製薬、バイオテクノロジー、医療機器、ライフサイエンスといった業界に加え、航空宇宙、光学、軍事、エネルギー省といった重要プロセスの製造現場でも広く利用されています。
クリーンルームとは、粒子汚染を低減し、温度、湿度、圧力などの環境パラメータを制御するための措置が講じられた密閉空間です。主要な構成要素は、0.3ミクロン以上の粒子を捕捉する高効率粒子状空気（HEPA）フィルターです。クリーンルームに供給される空気はすべてHEPAフィルターを通過しますが、厳格な清浄度が求められる場合には、超低粒子状空気（ULPA）フィルターが使用されます。
クリーンルームで作業する職員は、汚染制御理論に関する広範な研修を受けます。クリーンルームへの入退室はエアロック、エアシャワー、更衣室のいずれかまたは両方から行われ、皮膚や人体から自然に発生する汚染物質を捕捉する特殊な衣服を着用しなければなりません。
部屋の分類や機能に応じて、職員のガウンは白衣とヘアネットのみの着用に限定される場合もあれば、自給式呼吸装置を備えた多層構造のバニースーツに完全に包まれるほどの広範囲にわたる場合もあります。
クリーンルーム用衣服は、着用者の体から物質が放出され、環境を汚染するのを防ぐために使用されます。着用者による環境汚染を防ぐため、クリーンルーム用衣服自体は粒子や繊維を放出してはなりません。このような人による汚染は、例えば半導体や製薬業界では製品の性能を低下させる可能性があり、医療業界では医療従事者と患者の間で交差感染を引き起こす可能性があります。
クリーンルーム用衣服には、ブーツ、靴、エプロン、ひげカバー、ふくらんだ帽子、つなぎ服、フェイスマスク、フロックコート/白衣、ガウン、手袋と指サック、ヘアネット、フード、袖、靴カバーなどがあります。使用するクリーンルーム用衣服の種類は、クリーンルームと製品の仕様を反映する必要があります。低レベルのクリーンルームでは、埃や土埃を寄せ付けない完全に滑らかな靴底の特別な靴のみで十分な場合があります。ただし、安全を常に最優先するため、靴底が滑る危険が生じてはなりません。クリーンルームに入るには、通常、クリーンルームスーツの着用が必要です。クラス 10,000 のクリーンルームでは、シンプルなスモック、ヘッドカバー、ブーツを使用できます。クラス 10 のクリーンルームでは、ジッパー付きのつなぎ服、ブーツ、手袋、完全な呼吸保護具を備えたガウンを慎重に着用する必要があります。
クリーンルームの空気の流れの原理
クリーンルームは、HEPAフィルターまたはULPAフィルターを用いて、層流または乱流の原理に基づき、粒子のない空気を維持します。層流（一方向）気流システムは、ろ過された空気を一定の流れで下方に送ります。層流気流システムは通常、天井全体に使用され、一定の一方向の流れを維持します。層流基準は、ポータブルワークステーション（LFフード）で一般的に規定されており、ISO-1からISO-4に分類されるクリーンルームでは必須となっています。
適切なクリーンルーム設計には、適切な下流への空気戻り口の設置を含め、空気分配システム全体を網羅する必要があります。垂直フローのクリーンルームでは、ゾーンの周囲に低い壁面からの空気戻り口を設置する必要があります。水平フローのクリーンルームでは、プロセスの下流境界に空気戻り口を設置する必要があります。天井に取り付けられた空気戻り口の使用は、適切なクリーンルームシステム設計とは矛盾します。
クリーンルームの分類
クリーン ルームは、空気の清浄度で分類されます。米国の連邦規格 209 (A ～ D) では、1 立方フィートの空気中に含まれる 0.5µm 以上の粒子の数を測定し、この数を使用してクリーン ルームを分類します。このメートル法の命名法は、最新の 209E 版の規格でも採用されています。連邦規格 209E は米国内で使用されています。より新しい規格は、国際標準化機構の TC 209 です。両方の規格とも、実験室の空気中に含まれる粒子の数でクリーン ルームを分類します。クリーン ルーム分類規格 FS 209E および ISO 14644-1 では、クリーン ルームまたはクリーン エリアの清浄度レベルを分類するために、特定の粒子数の測定と計算が必要です。英国では、英国規格 5295 を使用してクリーン ルームを分類しています。
クリーンルームは、空気容積あたりの許容粒子数とサイズに基づいて分類されます。「クラス100」や「クラス1000」といった大きな数字はFED_STD-209Eに規定されており、1立方フィートの空気あたりに許容される0.5µm以上の粒子数を表します。この規格では内挿も認められているため、「クラス2000」といった表記も可能です。
小さな数字はISO 14644-1規格を参照しており、1立方メートルの空気中に許容される0.1µm以上の粒子数の小数対数を規定しています。例えば、ISOクラス5のクリーンルームでは、1立方メートルあたり最大10万個（10の5乗）の粒子しか存在しません。
FS 209EとISO 14644-1はどちらも、粒子サイズと粒子濃度の間に両対数関係があることを前提としています。そのため、粒子濃度がゼロということはありません。通常の室内空気は、クラス1,000,000、つまりISO 9程度です。
ISO 14644-1 クリーンルーム規格
| クラス | 最大粒子数/m3 | FED STD 209E相当 | |||||
| >=0.1 µm | >=0.2 µm | >=0.3 µm | >=0.5 µm | >=1 µm | >=5 µm | ||
| ISO 1 | 10 | 2 | |||||
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | |||
| ISO 3 | 1,000 | 237 | 102 | 35 | 8 | クラス1 | |
| ISO 4 | 10,000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | 10年生 | |
| ISO 5 | 10万 | 23,700 | 10,200 | 3,520 | 832 | 29 | クラス100 |
| ISO 6 | 1,000,000 | 23万7000 | 10万2000 | 35,200 | 8,320 | 293 | クラス1,000 |
| ISO 7 | 35万2000 | 83,200 | 2,930 | クラス10,000 | |||
| ISO 8 | 3,520,000 | 83万2000 | 29,300 | クラス100,000 | |||
| ISO 9 | 35,200,000 | 8,320,000 | 29万3000 | 室内空気 | |||
投稿日時: 2023年3月29日