 なぜ、最近のクリーンルームにはパンチング吹出し口がないのだろう？って思ったことはありませんか？ＦＦＵの気流の問題点を改善して清浄度をアップする「ＣＳバルーン」新登場！ ＣＳバルーンは既存のＦＦＵの取り付けて、よりよい清浄度を得るためのアイテムです。吹き出し面積を広げて、速度の遅い均一な風速の風を吹き出すので、早い気流によるゴミの巻き込み、舞い上がりを抑えることができます。 パンチングのないクリーンルームはもちろん、クリーンブースやベンチにも取り付け可能。皆様のクリーンエリアでの清浄度改善に役立ちます！ |
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| 引き続き、開発の背景・CSバルーンの応用例を記載しています。ぜひ、ご覧ください。 | ||||||||||||
| 「ＣＳバルーン」～開発の背景。 | |||
 ちょっと前の乱流式（非一方向流式）クリーンルーム（クラス１０００～１０万）には、ＨＥＰＡフィルターの吹き出し口に舟形パンチングが付いていましたが、最近のクリーンブースではなかなか見かけなくなりました。あれはなくてもよいものだったのでしょうか？実は舟形パンチングには重要な役割があったのですが、ある事情で使えなかったのです。そこでシーズシーでは舟形パンチングに代わる清浄度の重要な要素である気流をコントロールするためのＦＦＵ支援ツール「ＣＳバルーン」を開発、新発売しました。 特にこのアイテムは従来換気回数～風量のみで設計されてきたクラス１０００相当のクリーンエリアでの気流の改善に大幅に役立つものと思われます。 |
| 【舟形パンチングの役割】 舟形パンチングの役割はＦＦＵ（ファン付きＨＥＰＡフィルターユニット）から吹き出す清浄化された空気を周囲に拡散させることです。パンチングの開口率は３０％程度で、いったん風を受け止めて、側面の開口も含めて周囲に風を吹き出します。 なぜ、拡散が必要なのでしょうか？それには、まず、清浄度の高い層流式クリーンルームの気流について考えてみましょう。クラス１００以上の層流式クリーンルームでは天井全面にＨＥＰＡフィルターを敷き詰め、風を吹き出し、床にはグレーチングを置いて、空気がそのまま逃げるようにされています。空気の流れはまるで、ところ天のように天井全面から押し出され床全面へと逃がされます。これが、理想的な空気の流れです。早い風速は必要とされていません。クリーンルーム規格ではクラス１００では０．２ｍ／秒とされています。これに対しＦＦＵの風速は一般的に０．５～７ｍ／秒程度の速度があり、これを使用した乱流式クリーンルームでは空気の流れが乱れ、ゴミが舞い上がるような現象が起きます。これを少しでも防ぐことがパンチングの役割でした。 |
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| 【パンチングが無い場合の弊害】 パンチングの話に戻りますが、パンチングの役割はＦＦＵの風速を落として周囲に拡散させることです。では、パンチングが無い場合はどうなるのでしょうか？ ＦＦＵから吹き出された空気も写真のように床までは直進し、床に当たると周囲に向かって広がり、その後壁を伝って上に吹き上がります。このことはクリーンルームやブースの中でゴミが舞う、あるいはワークにゴミが付着する原因となります. |
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| 【占有状態の製造装置設置時（at rest）】 クリーンルーム規格「ＪＩＳ Ｂ ９９２０」ではクラス表示と並行して、どのような条件のときの清浄度かを「占有状態」として表示するようになっています。 占有状態には「施工完了時」「製造装置設置時」「通常作業時」があります。 「施工完了時」と「通常作業時」では状況が違うので清浄度が違ってくることは、ご理解いただけると思いますが、なぜ、もうひとつ「製造装置設置時」が決められているかと、言えば、その大きな理由の一つが装置を「配置すると気流が変わる」からです。通常、クラス１０００以下の清浄度では、そこまでは重要視しませんが、半導体デバイスの工場などでは重要な要素となっています。 とはいえ、「ａｔ ｒｅｓｔ」時に様々な要因で気流の流れを変わりゴミが付着する原因になることはあり得ることで注意が必要です。 例えば、気流が速いＦＦＵの吹き出し口の近くに装置や作業員がある場合には気流の変化でゴミが思わぬところで付着するということが起こります。 |
◆ＪＩＳ Ｂ ９９２０ 清浄度クラスと占有状態について はこちらをクリックしてください |
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| 【パンチングがなくなった理由】 近年、簡易的なクリーンルーム（ブース）が増えてきましたが、それを可能にしたのが各クリーン機器メーカーが販売している最新のＦＦＵです。どこのメーカーも小型・軽量・ローコストを売り物にしているので、使い勝手は良いのですが、その秘密は軽量の静圧の低いファンを採用していることにあります。このようなファンはパンチングがあると抵抗に負けて、その分風量が少なくなってしまうのです。 |
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| 【換気回数だけでは清浄度は言えない】 クリーンルーム規格「ＪＩＳ Ｂ ９９１９ クリーンルームの設計・施工及びスタートアップ」では管理クラスの目安として換気回数が挙げられています。 エレクトロニクスの場合、クラス１０００（ＪＩＳではクラス６）の場合、換気回数は３０～９０回／時間とされています。ずいぶんと幅がありますが、単に風量が多ければ上手くいくというものではありません。風量が多い＝風速が速い、のでは先に説明したように、ゴミが舞いあがり、床から壁、作業員から作業台へと伝って、ワークに付着しやすくなります。 本当に高い清浄度を求めるのであれば、必要なのは、より広い面積からより遅い風を均一に吹き出し、ゴミの舞いあがりを防ぐことです。 |
◆ヘルスケア製品用無菌プロセスのクリーンルーム例 ◆マイクロエレクトロニクスのクリーンルーム例 ※清浄度クラス、気流形式、平均気流速度、適用例を表示 |
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| 【ＣＳバルーンは静圧の低いＦＦＵでも風を拡散、より清浄化します。】 ＣＳバルーンはＦＦＵの吹き出し口に取り付けるポリプロピレン製（難燃仕様）の布でできたパンチングに相当するツールです。 この布は長繊維でできているため自身の発塵はありません。極めて静圧は低いので、簡易タイプのＦＦＵでもほとんど風量を損なわず、広い面積で吹き出すことができます。既設のＦＦＵにも後付け可能で、取り付けるだけでクリーンルーム（ブース）の気流を大幅に改善することが可能です。 |
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| CSバルーンの応用例とデータ | |||||||||||||
| 【実験１】 ミニエンでの応用例 簡易クリーンブース「ＣＳ－ＣＵＴＥミニエン」にバルーンを取り付けてみました。 |
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【実験要領】 実際の使用状況に近づけるために無負荷で測定するのではなく、装置に模した造り物を入れてみました。 「占有状態」でいえば「通常作業時」。 測定点Ａは作業テールの上。ミニエンのビニールカーテンにくっつけて設置してあります。測定点Ｂは棚の内側。直接、清浄エアの風は当たらない位置です。測定点Ｃは床に置かれたＢＯＸの内側。ミニエン内に装置がある場合の内側を想定しています。 試験者がミニエン中央（ＨＥＰＡフィルター真下）でティッシュペーパーを振ってわざと発塵させたときの３点の清浄度をパーティクルカウンターで測定しました。 |
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| 【実験結果】 ほとんどのポイント・粒径でＣＳバルーン付きの場合の方が清浄度がよい結果となりました。 実はＨＥＰＡフィルターの直下では、バルーンなしの場合の方が清浄度がよい。しかし、そのポイントで発塵があれば、ゴミはミニエン全体に拡散してしまいます。また、棚の内側や装置の内側にも流れ込むことがわかります。これはＦＦＵからの気流スピードが速いために廻り込んでいるためと考えられます。
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| 【参考ページ ミニエン】 ・ユーザーが組立てる簡易クリーンベンチ ・カーテンがついて便利になりました。 ・ＣＳバルーンで清浄度もますます良くなります。 ※掲載のページはこちら。 |
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| 【実験２】クリーンベンチの応用例 その１ クリーンベンチ内にＣＳバルーンを取り付けて清浄度の回復の差を測定する。 |
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| 【実験要領】 Ｗ１６００×Ｄ６８０×Ｈ７００（有効）の簡易クリーンベンチ（ＮＳＦ-07AH搭載）の左壁から約３００のところにパーティクルカウンターを設置し、ファンＯＮ時からの清浄度の変化を０．０１ＣＦ（約６秒）づつ測定し、元の数値からの減少度合いを調べる。そのとき、扉はテーブル上１００ｍｍの位置まで開けておく。 ＣＳバルーンの有無で比較する。 ちなみに同ベンチでは数分の運転でベンチ内のどのポイントでも０．５μｍのパーティクルの場合、ほとんどカウントしなくなります。 |
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| 【実験結果】 ０．５μｍの場合と１．０μｍの場合のグラフを提示していますが、どちらもＣＳバルーン付きの場合の方が早く清浄度がよくなっています。 この場合も実はＨＥＰＡフィルター直下であれば、なしのほうがきれいになります。 しかし、テーブルに当たった風はパーティクルを乗せたままテーブル上から、壁へ と伝い、ベンチ内に広がってしまうのです。
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| 【実験３】クリーンベンチの応用例その２ 同じくクリーンベンチの応用例ですが、気流の観察も併せて行いました。 |
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| 【実験要領】 Ｗ１８００×Ｄ７５０×Ｈ１２００、ＣＳ－ＣＵＴＥ－１３Ｂ搭載のベンチです。前面にビニールのカーテンを取り付けていますが、４００Ｌ、８００Ｌと折り返すことができます。今度は周辺環境があまり良くなかったので、左、中心、右とそれぞれバルーンの有無で０．１ＣＦ×２回、測定し平均しました。また、ポラリオンライトとスモーカーを使って、気流の観察も行いました。 |
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| 【実験結果】 まず、この実験はクリーンルームとはかけ離れた、条件の悪い環境下で行いました。よって、相当パーティクルが出ていますが、これは条件によるものとしてご了解してください。 このベンチは前面カーテンが４００Ｌと８００Ｌに調整可能ですが、カーテンが長いほうがより圧がかかりやすくなり清浄度が出ます。４００Ｌの場合は外部の影響をもろに受けて左右は清浄度が出ません。８００Ｌになるとパーティクルカウンターの測定ポイントはカーテンよりも上になるため、ゴミは外に出やすくなり、ずいぶん数値はよくなります。それでもやはり、左右が悪い傾向はあります。いずれもバルーン有りの方が良好なデータが得られました。 また、気流を見てみるとスモークの大半はベンチの外へと押しやられますが一部はテーブルや壁に沿って回り込んでいることがわかります。このベンチはフレームの下に１０ｍｍの空きがあり、そこから外へ逃げる空気もあるのですが大半は内部で舞っている感じです。なぜ、バルーンがある方がよいデータが得られるのか、その原因はこの気流に関係があるのは間違いありません。 しかし、スモークの観察ではバルーン有りの場合でも見た目はややまし、といった感じで際立った差までは見出せませんでした。データからは明らかによい状態がうかがえるのですが、人間の目には区別はできないようです。 |
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| 【参考ページ】 ▼ローコストでも各種オプションに対応可能。 ・ＣＳクリーンベンチのページ ▼スモークと組み合わせると気流もはっきり見える ・ポラリオン クリーンルーム ライトのページ |
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| 【CSバルーン装着時のCS-CUTE-13Bにおける風速の変化】 |
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| 実際にＣＳ－ＣＵＴＥ－１３ＢにＣＳバルーンに装着したときの風速とバルーンなしの場合の風速の分布を測定しました。 バルーンなしの場合より、装着時の方がより均一な風速になり、また、ほとんど総風量も変化がないことがわかります。 この結果からＣＳバルーンを装着することで既存のＦＦＵの風量を損なうことなく、クリーン化に重要なより均一に遅い風速で周囲に吹き出すことを実現できていることがわかります。
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| № | ＣＳバルーン／サイズ | 適応ＣＳ－ＣＵＴＥ | ||||||
| １ | 350×300×50 | ＣＳ－ＣＵＴＥ－０１Ａ | ||||||
| ２ | 450×450×50 | ＣＳ－ＣＵＴＥ－０３Ａ | ||||||
| ３ | 630×325×80（ミニエン用） | ＣＳ－ＣＵＴＥ－０５Ａ | ||||||
| ４ | 680×400×80 | ＣＳ－ＣＵＴＥ－０５Ａ | ||||||
| ５ | 570×570×80 | ＮＳＦ－０７ＡＨ | ||||||
| ６ | 630×630×80（ミニエン用） | ＣＳ－ＣＵＴＥ－１０Ｂ | ||||||
| ７ | 700×700×80 | ＣＳ－ＣＵＴＥ－１０Ｂ | ||||||
| ８ | 760×630×80（ミニエン用） | ＣＳ－ＣＵＴＥ－１３Ｂ | ||||||
| ９ | 830×700×80 | ＣＳ－ＣＵＴＥ－１３Ｂ | ||||||
| １０ | 1400×800×120 | ＮＳＦ－１７ＡＨ | ||||||
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