エアフロー

垂直気流エアフロー

垂直気流エアフローとは クリーンブースの天井にファンフィルターユニット（FFU）を備えた最も一般的なタイプのクリーンブースの方式です。FFUは、周囲の環境から空気を引き込み、HEPA フィルターを通って作業スペースに清浄な空気を供給します。側面と床の隙間から排気します。エアフローには、乱流式と層流式があります。詳しくは、FAQをご覧ください。

水平気流エアフロー

水平気流エアフロ―とは、クリーンブースの側面にファンフィルターユニット（FFU）を備えたクリーンブースです。FFUの背面から引き込まれた周囲の空気は、HEPA フィルターを通過して、クリーンブース内に水平気流の清浄な空気として供給されます。水平設計により、ワークスペースがろ過された空気の流れに近くなります。特定の用途に対して環境条件を改善します。

水平エアフロークリーンブースは、ライフサイエンス、医療機器メーカー、製薬会社、電子機器メーカーで使用されています。

クリーンブースの方式

自立式クリーンブース

自立式クリーンブースとは、柱で自立している構造の一般的なクリーンブースのことです。次の天井吊り下げ式クリーンブースとの対比の為に自立式クリーンブースと呼んでいます。

天井吊り下げ式クリーンブース

天井吊り下げ式クリーンブースは、天井からクリーンブースの天井グリッドを吊り下げた形状のクリーンブースです。柱が必要なくコストを抑えられますが、天井の工事や設置の制限などであまり一般的ではありません。

クリーンブースの天井グリッドは、建物の天井の根太から吊り下げられます。クリーンブースの側面にはフレームがなく、天井グリッドから帯電防止ビニールが吊り下げられています。また、側面がカーテンの場合は、カーテンの上部にあるフックを使用して天井グリッドの端から吊り下げられカーテンレールも用いればスライドさせることもできます。

クリーンルームフレームの種類

クリーンブース用のフレームには、アルミニウムとスチールの2種類があります。どちらの金属も管状に成形されており、アルミニウムは、押し出し成形によって作られています。スチールのフレームは粉体塗装が施されています。フレームによって、柱や梁、天井グリッドを形成し、ファンフィルタユニットや側面のビニールシート、照明器具を支えています。多くの場合、フレームの寸法はお客様のニーズによって決定され加工されます。

簡単な拡張

クリーンブースの便利な点の1つは、ニーズに合わせて作業スペースを拡張および縮小できることです。クリーンルームには無いこのクリーンブースの利点により、クリーンブースの追加や拡張や縮小などの改造が行われています。

クリーンブースの天井

クリーンブースの天井は、上部にファンフィルターユニット(FFU)を搭載するためグリッド状になっています。ほとんどの天井グリッドは支柱フレームで支えられていますが、一部には天井から吊り下げるタイプのクリーンブースもあります。天井の大きさやFFUの設置数、重量に応じて支柱フレームの本数が決まります。また、支柱フレームを多く出来ない場合は、天井にトラス構造の梁を入れ強度を上げます。一般的なクリーンブースの天井は、人が乗ることは出来ませんが、メンテナンス用に点検口を設けることがあります。

天井のFFUによる吸気口以外の部分は、樹脂や金属などの板や複合板、シートで空気の流れを遮っています。

クリーンブースの天井の高さは 2.1から3.5メートルで、カスタマイズも可能です。ファンフィルターユニットと施設の天井の間には最小100ｍｍの隙間が必要で、フィルター ユニットの高さは160から215ｍｍです。

クリーンブースの壁

クリーンブースの壁は、一般的にクリーンブース用の透明な静電気防止のビニールが用いられます。ビニールの壁は、軽量で取り付けや掃除も簡単です。アルミフレームを用いたクリーンブースでは、アルミフレームとアルミフラットバーでビニールを挟み、ナットやビスで固定します。上部のみを固定しカーテンの様にする場合と、両端と底面もアルミフレームに固定する場合があります。透明ビニールだけでなく、遮光性のある黒いビニールを用いれば、クリーン暗室になりますし、紫外線を透過しにくいUV対応帯電防止ビニールを用いれば、半導体のプロセスで必要なイエローブースになります。0.3ｍｍなどの厚めのビニールが用いられているので簡単に破れることはありません。ビニールを用いた壁面以外にも、透明の樹脂パネルや複合板を用いたパネル式のクリーンブースもあります。

クリーンブースの壁は、使用条件、用途、作業に合わせて素材を選択できます。

クリーンブース用樹脂フィルムの種類

クリーンブース用樹脂フィルムにはさまざまな選択肢があり、ポリ塩化ビニル (PVC)やビニール、ポリプロピレンが最も一般的に使われています。軟質プラスチック壁の目的は、クリーンルーム環境を汚染物質の侵入から隔離することです。使用条件に合わせて簡単に付替えできます。

イエローフィルム

イエローフィルムは、紫外線の透過を抑えた黄色い透明の帯電防止フィルムです。クリーンルーム内での半導体露光工程用クリーンブースなどで使われ、イエローブースなどとも呼ばれています。

暗室用フィルム

暗室用フィルムは、遮光性のある黒色の軟質塩化ビニールフィルムです。暗室として使用する場合は、隙間から光が入らないように排気や出入り口に工夫が必要です。

他にも、表面にフッ素フィルムを貼り耐薬品性能のあるフィルムや、ガラス繊維を使用した不燃性のあるフィルム、表面をすりガラス状にしてクリーンブースの中が見えないようにするフィルム、溶接などで発生する強烈なアーク光など低減するフィルム、防虫効果のあるオレンジ色のフィルムなどもあります。

クリーンブースの入口

クリーンブースには、以下のさまざまなタイプの入口があり、必要とするクリーン度や使用頻度によってサイズや形式が決められます。また、人の出入口とは別に設備や荷物の搬入・搬出用にパスボックスや開口部を設ける場合もあります。入口のスタイルは、部屋に侵入する汚染物質の数に影響するため、クリーンブースの分類に大きな影響を与えます。このため、汚染物質の数を制限するために、高規格のクリーンブースやクリーンルームには二重ドアのパススルーやエアシャワー、更衣室などが設けられています。

ドアタイプ

ドアタイプの入り口は、ヒンジの付いたドアの入り口です。クリーンブースは、陽圧のブースなので、入るときに手前に引いて入る方向に設置されます。

パスボックス

パスボックスは、クリーンブースやクリーンルームに部材を搬入するために用いられる二重ドア構造の受け渡し箱です。簡易的な構造のパスボックスから高規格のクリーン環境を実現するパスボックスまでサイズや構造など各種のパスボックスがあります。

エアシャワータイプ

エアシャワータイプの入り口は、高規格のクリーンブースやクリーンルームに用いられる入口です。一般的なエアシャワーは、二重ドアになっていて同時に開くことが出来ないエアロック構造になっています。入口から入って扉を閉めると、側面からクリーンな空気が噴射され体に付いた汚れを吹き飛ばします。反対の面から汚れた空気を排出し、エアシャワー室の空気清浄度を上げます。エアシャワーが停止してからクリーンブースやクリーンルームに入ります。

これらのプロセスにより汚染物質のクリーンブースへの侵入を防ぎます。クリーンブースでは、簡易エアシャワーを用いる場合もあります。これは、入口がドアではなくカーテン形状になっていてエアロック機能はありません。

ファンフィルターユニット（Fan Filter Unit:FFU）

ファンフィルターユニット（FFU)は、クリーンブースで一番重要な部分で、空気をフィルターでろ過し、清浄な空気をクリーンブースに供給します。FFUの性能は、単位時間あたりに処理できる空気の量のほかに、フィルターやモーター、電源、素材の種類や、構造、差圧計などです。クリーンブースのFFUには、通常HEPAフィルターが用いられ、他にもULPAフィルタなども使われます。モーターはACとDCがあり、ACモーターを採用したFFUは安価ですが、電気の消費量が大きく電圧が限定され、周波数により処理できる風量が変わります。一方、DCモーターは、消費電力が少なく入力電圧は、100-240VACと電源環境に依存せず使用できます。また、風量調整機能もあり必要に応じて調整して使うことが出来ます。

クリーン度に関するISOやJISの規格では、時間当たりの空気交換量（換気回数、ACH）によって分類されています。例えばクリーンブースの体積が2ｘ2ｘ2ｍ＝8ｍ³で、FFUが10m³/minであれば、10ｘ60/8＝75回/時間となります。この空気交換率が高いほどISOの分類（クラス）は高くなります。

クリーンブース内の照明

クリーンブースの天井は、FFUやパネルなどで覆われ、部屋の照明はクリーンブースの中に届きません。その為、ブースの天井に照明を設置するのが一般的です。照明は、天井のグリッドや天板に固定され、FFUの空気の流れの妨げや乱流のもとにならないように配置されます。その為、クリーンブース内での作業をあらかじめ想定し、FFUと照明の配置を決定する必要があります。
また、暗室やイエロールームの場合は、用途に適した照明を設置します。以前は蛍光灯の照明が用いられていましたが、最近は薄型で発熱の少ないLED照明に置き換わっています。

クリーンブースの脚部

クリーンブースの脚部には、アジャスタボルトやアンカー用のブラケット、キャスターが用いられます。
キャスターを用いることにより、クリーンブースの運用に柔軟性が生まれます。この構成により、クリーンルームを必要な場所に移動することが可能になります。クリーンブースのキャスターは、フレームの重量を支えることができるように頑丈で、自動ロック機能があります。

更衣室

更衣室（ガウンルーム）は通常、クリーンルームやクリーン度の高いクリーンブースに併設されています。クリーンブースやクリーンルームで作業する場合は、低発塵のクリーン服など専用の衣類を着用する必要があります。

ISOのクリーンレベルについて解説

クリーンブースが満たさなければならない最も重要な基準は、ISOやJISの清浄度クラスによる分類要件です。クリーンブースでは、クリーンルームに見られるような密閉性を実現できないため、最高の清浄度クラスを満たすことはできません。しかし、クリーンブースは多くの産業用途で必要とされるクリーン度を満たすクリーン環境を実現できます。

クリーンブースの清浄度クラス

クリーンルームは、室内の空気の清浄度に応じて分類されます。分類は、空気 1 立方メートル中の粒子状物質の量とサイズに基づいています。クリーンルームの分類には、国際標準化機構 (ISO)と日本産業規格（JIS）、米国連邦規格 209E (FS 209E) という 3つのシステムが使用されます。ISOの清浄度分類とJISの清浄度分類は同じ内容になっています。どの分類形式も、クリーンルームの清浄度を指定するために製造業者によって広く使用されています。

ISOやJISの清浄度分類はクラスと呼ばれ、クラス1からクラス9まであり、FS 209E規格ではクラス 100,000 からクラス 1 まであります。さらに業界固有の規格や、EU GMPやUSPなどの国際規格もあります。

クリーンブースの性質上、クラス5 または FS 209E クラス 100 未満の分類に達することは不可能です。ただし、ほとんどの業界では、これらの分類で目的には十分です。半導体の一部の工程などでは、機密性が高く、高い空気清浄度を必要とするクリーンルームによる高いクラスが使われています。

ISOクラス5またはFEDクラス100

ISOクラス5の清浄度基準に達するには、ISOクラス8の前室を使用し、続いてISOクラス7、ISOクラス6を使用してから、ISOクラス5クリーンルームに入る必要があります。ISOクラス5の厳しい要件を満たすクリーンブースを実現するには、ISOクラス5のクリーンブースの周囲に別のクラスのクリーンブースを2つまたは3つ追加する必要があります。

ISOクラス5のクリーンブースではエアフローに関する特定の基準があり、これがその分類を達成するための主要な要素です。標準では、天井グリッドに配置されたFFUからの空気の流れが一方向である必要があります。このタイプの気流では、より多くの空気の消費が必要になります。部屋のサイズが8メートル未満の場合は、水平方向の空気の流れが許可されます。フィルターと空気処理ユニットの数により、必要な空気の流れがはるかに高価になります。
ISOクラス5のクリーンブースの空気交換率は、1時間あたり240～360回です。
IOSクラス5のクリーンブースは、一方向エアフローである必要があります。

ISOクラス6またはFEDクラス1000

クリーンブースがISOクラス6の分類に達するには、入る前に1つ、または2つのエアシャワー（エアロック、パススルー、パスルーム）が必要です。エアロックの数は、部屋のサイズ、プロセスの種類、部屋にいる人の数によって異なります。一方向の空気の流れが推奨されますが、部屋の幅が 4 ～ 6 メートル未満の場合は必要ありません。
ISOクラス6のクリーンブースの空気交換率は、1時間あたり90～180回です。

ISOクラス7またはFEDクラス10,000

ISOクラス7はクリーンブースの最も一般的なクラスです。これらは、精密機器や電子機器、電子部品、医療、製薬、食品産業などのさまざまな業界で広く使用されています。
ISOクラス7のクリーンブースの空気交換率は、1時間あたり30～60回です。
サイズ 0.5 μm の粒子が 1 立方メートルあたり 352,000 個あります。

半導体産業での用途

半導体業界では、半導体の後工程やテストのためにクリーンブースが使われます。また、前工程のクリーンルーム内にクリーンブースを設置する場合もあります。半導体製の造製造工程では、紫外線による露光や検査が行われています。このエリアには、外部からの紫外線を防ぐ黄色い透明なビニールカーテンで囲ったイエロークリーンブースが使われています。
また、半導体産業では、半導体の製造だけでなく、半導体製造装置の組み立てやクリーンルームへの搬入、搬出、メンテナンスなどにもクリーンブースが活用されています。
多くのプロセスでは、ISOクラス5 ～ ISOクラス7 に分類されたクリーンブースが必要です。

クリーンブースの特徴を活かした用途例

1. 製品またはプロセスの開発の初期段階で、クリーンルームに移行する前に安価なクリーンブースを使用
2. 短期間にクリーンな環境が必要な場合
3. 望遠鏡の光学系の修理や更新など、クリーンな環境を設置場所に構築する必要がある場合
4. クリーンルーム内の設備を別のクリーンルームに移設する場合
5. 射出成形機など、生産エリアの特定の設備をカバーする場合
6. クリーンルームのメンテナンスなどで設備を一時的に保護する場合
7. 既存のクリーンルーム内のエリアや設備周辺のクリーン度をアップグレードする場合

手頃な価格

クリーンブースは、建設に必要な資材が少なくなります。短時間で少人数の作業員がクリーンブースを立ち上げて稼働できるようになり、コストがさらに削減されます。クリーンブースは、迅速に必要な部材を製造し組み立てることができますが、必要なクリーン度を損なうことはありません。また、予算に合わせて必要な工程だけにクリーン化したり、追加したりすることによりコスト削減ができます。

デザイン

クリーンブースにはアルミフレームと透明度の高い帯電防止フィルムが使用されています。デザイン性の優れたアルミニウムフレームは、軽量で柔軟性があり簡単に折れたり割れたりしません。また、リサイクルも可能です。透明度の高い帯電防止フィルムは、強度があり汚れが付きにくく、簡単に掃除できます。

カスタマイズ

クリーンブースは、カスタマイズ可能なクリーンルームとしての側面があります。クリーンブースは、スペースのサイズに関係なく、あらゆるスペースに適合するように構成できます。クリーンブースは、ISOのクリーンレベルを満たすための構成や用途に合わせたオプションの組み合わせなど最適な構成にカスタマイズすることが出来ます。さらに、企業のアプリケーションや生産の要求が変化すると、変化する条件に合わせてクリーンブースを拡張または縮小することができます。

省スペース

限られたスペースであっても、コンパクトで柔軟なクリーンブースは、状況に合わせて適用できます。クリーンブースは、どこにでもフィットし、移動が可能です。ただし、部屋と同じサイズのクリーンブースは、空気の循環の面で適用できません。

簡単な組み立て

クリーンルームを計画する場合、専門家、技術者、設計者、建設作業員からなるチームが、部屋のクリーンレベルを満たすすべての要素を建築物から検討する必要があります。クリーンブースの場合、クリーンブースメーカーに必要な寸法と構成を提供し、最短数日でクリーンブースを設置できます。設計・製造はすべてメーカーが行っており、組み立てはメーカの作業員やユーザーで行います。メーカーは、既存のパターンにユーザーの条件を取り入れて、それに合わせてクリーンブースを設計します。