温度と湿度を一定に保つモジュール式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、医薬品、光学、エレクトロニクス、バイオテクノロジーといった業界では、厳格な清浄度だけでなく、温度と湿度の精密な制御も求められるようになっています。最近、Dersion社でクライアントと協働していた際、製品性能を保護するために一貫した環境条件が不可欠であるというプロジェクトに遭遇しました。そこで私たちは、温度と湿度の制御という二重の課題に対応できる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。

以下に、温度と湿度を一定に保つモジュール式クリーンルームの設計と実装に関する詳細なガイドを示します。

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（例：ISO 14644に基づくISOクラス7またはISOクラス5）
• 温度範囲（例：21±1℃）
• 湿度範囲（例：50±5%RH）
• 換気回数そして圧力差

内部の熱負荷と湿気負荷を評価する必要があります。これには以下が含まれます。

• 人員負荷－事業者数とその活動レベル
• 機器負荷機械によって発生する熱と湿気
• 新鮮な空気負荷– 空調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、清潔さを調整する上で重要な要素です。

• 一方向（層流）の流れ：高精度な作業環境向けに設計されたモジュール式クリーンルームでは、一般的に天井から床への一方向気流が採用されています。天井にはファンフィルターユニット（FFU）が設置され、ろ過された空気を直接下向きに供給します。一方、床面付近には還気グリルが設置され、クリーンゾーンから空気をスムーズに排出します。この構成により、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。
• 陽圧：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仕切りを設けることで、ろ過されていない空気が室内に侵入するのを防ぎ、微粒子汚染や温度・湿度変動の抑制を図ります。

3. HVACシステムと除湿システムの構成

堅牢な空調システムは、厳密な環境制御が求められるクリーンルームの基盤となる。システム構成部品の選定においては、エネルギー効率と制御精度とのバランスが重要となる。

• チラー＆エアコン：使用可変周波数駆動（VFD）チラー or 直接膨張式（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：精密な水分補給が必要な環境では、電極式加湿器（シンプルで効果的）または超音波式加湿器（超精密加工や静電気に敏感な産業向けに推奨）
  • 除湿：
    • 使用回転式除湿機半導体やリチウム電池の製造など、超低露点用途向け。
    • 使用冷凍式除湿機適度な除湿が必要な一般的な用途向け。
• 新鮮な空気処理（MAU）：組み込む外気補給装置（MAU）新鮮な空気を予冷、予熱、ろ過によって前処理するシステムです。これにより、メインの空調システムへの負荷が軽減され、クリーンルーム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た後は、インテリジェントな自動化によって長期的な信頼性と効率性が確保されます。

• センサーの配置：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における温度と湿度を監視します。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システムおよび加湿・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、温度設定値、湿度レベルなどのパラメータを自動的に調整します。異常が発生した場合は、PLCがアラートを発したり、安全プロトコルをトリガーしたり、バックアップシステムに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モニタリング：使用する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）提供するもの：
  • 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記録
  • 環境条件の異常に関するアラーム通知

5. 恒常的な環境制御のためのモジュール式の利点

モジュール式クリーンルームは、一定の温度と湿度制御を実施する際に、独自の利点を提供します。

• 工場でプレハブ化された部品均一な施工品質を確保する。
• 短い設置時間現場固有の不確実性へのエクスポージャーを低減する。
• 柔軟な構成これにより、大きな混乱を招くことなく、クリーンルームモジュールの拡張、移設、再構成が可能になります。
• 拡張性これにより、複数の場所に同一の温度・湿度システムを適用したり、将来の拡張に対応したりすることが容易になります。

結論

温度と湿度を一定に保つモジュール式クリーンルームを設計するには、綿密な計画、正確な負荷計算、気流の最適化、適切に構成された空調システム、そしてインテリジェントな制御システムが必要です。これらの要素をすべて備えることで、高度な製造業の厳しい要件を満たす、非常に安定性が高くエネルギー効率の良いクリーンルーム環境を実現できます。

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。デルシ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企業が、お客様のソリューションが効果的かつ将来性のあるものとなるようサポートいたします。