一定温度・一定湿度のモジュラークリーンルームの設計方法

クリーンルーム技術の進化に伴い、製薬、光学、エレクトロニクス、バイオテクノロジーなど、より多くの業界で、厳格な清浄度だけでなく、温度と湿度の精密な制御が求められるようになっています。最近、Dersion社のあるクライアントと共同作業を行った際、製品性能を維持するために一貫した環境条件が不可欠であることを強調するプロジェクトに遭遇しました。そこで、温度と湿度の制御という二重の課題を満たすモジュール式クリーンルームの設計方法を検討しました。

以下は、一定の温度と湿度を制御するモジュール式クリーンルームの設計と実装に取り​​組む方法に関する詳細なガイドです。

1. 要件を明確にし、パフォーマンス基準を確立する

最初のステップは、クリーンルームに必要なパラメータを明確に定義することです。

• 清潔度レベル（例：ISO 14644 準拠の ISO クラス 7 または ISO クラス 5）
• 温度範囲（例：21 ± 1°C）
• 湿度範囲（例：50 ± 5% RH）
• 空気交換率そして圧力差

次のような内部の熱負荷と湿気負荷を評価する必要があります。

• 人員負荷– オペレーターの数と活動レベル
• 機器負荷– 機械によって発生する熱と湿気
• 新鮮な空気の負荷– 調整が必要な屋外の空気

これらの要素は必要な計算に役立ちます冷却, 加熱, 加湿、 そして除湿安定した環境条件を維持する能力。

2. 最適な気流パターンの設計

空気の流れは、温度、湿度、清潔さを調節する上で重要な要素です。

• 一方向（層流）の流れ：高精度を実現するモジュール式クリーンルームでは、天井から床への一方向気流が一般的に採用されています。天井にはFFU（ファン・フィルター・ユニット）が設置され、ろ過された空気を真下に向けて供給します。一方、床面近くには還気グリルが設置され、クリーンゾーンからスムーズに空気が排出されます。この配置により、乱流やデッドゾーンの発生を防ぎ、汚染リスクを低減し、均一な環境制御を実現します。
• 正圧:圧力差を維持する5～15 Paクリーンルームと隣接エリアの間に設置することで、ろ過されていない空気が空間に侵入するのを防ぎ、粒子汚染や温度・湿度の変動を防ぎます。

3. HVACおよび除湿システムの設定

堅牢なHVACシステムは、厳格な環境制御を備えたクリーンルームの基盤です。システムコンポーネントの選択においては、エネルギー効率と制御精度のバランスが重要です。

• チラーとエアコン:使用可変周波数駆動（VFD）チラー or 直膨張式（DX）エアコンと組み合わせる電気加熱コイル応答性と安定性に優れた温度制御を実現します。
• 湿度制御システム:
  • 加湿：正確な水分補給が必要な環境では、電極加湿器（シンプルで効果的）または超音波加湿器(超精密産業や静電気に敏感な産業に適しています)。
  • 除湿：
    • 使用ロータリーホイール除湿機半導体やリチウム電池の製造などの超低露点アプリケーション向け。
    • 使用冷却式除湿機適度な除湿が必要な一般的な用途に適しています。
• 新鮮な空気の処理（MAU）：組み込む補給空気ユニット（MAU）予冷、予熱、フィルタリングによって新鮮な空気を前処理します。これにより、メインのHVACシステムの負荷が軽減され、クリーンルームの内部環境の安定性が向上します。

4. インテリジェント制御システムの開発

機械システムが導入されると、インテリジェントな自動化により長期的な信頼性と効率性が保証されます。

• センサーの展開:インストール高精度センサー重要なプロセスエリアと還気ダクトの両方の温度と湿度を測定します。これにより、環境変動に関するリアルタイムデータが得られます。
• PLCベースの制御: A プログラマブルロジックコントローラ（PLC）HVACシステムと加湿・除湿システムを管理できます。センサーデータに基づいて、風速、設定温度、湿度などのパラメータを自動調整します。異常が発生した場合、PLCはアラートを発令したり、安全プロトコルを起動したり、バックアップシステムへ切り替えたりすることができます。
• ユーザーインターフェースと監視:使用デジタルコントロールパネルまたはビル管理システム（BMS）以下を提供します:
  • リアルタイム監視
  • リモートコントロール機能
  • トレーサビリティとコンプライアンス監査のための履歴データロギング
  • 環境条件の逸脱に関するアラーム通知

5. 常時環境制御のためのモジュールの利点

モジュラークリーンルームは、一定の温度と湿度の制御を実装する際に独自の利点を提供します。

• 工場でプレハブされた部品均一な施工品質を確保します。
• 短い設置時間サイトベースの不確実性の影響を軽減します。
• 柔軟な構成大きな混乱を招くことなく、クリーンルーム モジュールを拡張、再配置、再構成できます。
• スケーラビリティ複数の場所や将来の拡張に同一の温度と湿度システムを適用することが容易になります。

結論

一定の温度と湿度を保つモジュール式クリーンルームの設計には、綿密な計画、正確な負荷計算、気流の最適化、適切に構成されたHVACシステム、そしてインテリジェントな制御システムが必要です。これらの要素を整備することで、高度な製造業の厳しい要件を満たす、非常に安定したエネルギー効率の高いクリーンルーム環境を構築できます。

このようなシステムの構築や既存のクリーンルームのアップグレードを検討している場合は、次のような専門家に相談してください。デリオンモジュール式クリーンルームの設計とエンジニアリングを専門とする当社は、お客様のソリューションが効果的かつ将来にも対応できることを保証します。