空調システムのための二次還気方式

クリーンルーム面積が比較的小さく、還気ダクトの半径も限られているマイクロエレクトロニクス工場では、空調システムの二次還気方式が採用されていました。この方式は、クリーンルーム製薬や医療などの他の業界でも、クリーンルームの温度湿度の要件を満たすための換気量は、通常、清浄度レベルに達するために必要な換気量よりはるかに少ないため、給気と還気の温度差は小さくなります。一次還気方式を使用すると、給気状態点と空調ユニットの露点との温度差が大きく、二次加熱が必要になり、空気処理プロセスで冷熱が相殺され、エネルギー消費量が増加します。二次還気方式を使用する場合、二次還気を使用して一次還気方式の二次加熱を置き換えることができます。一次還気と二次還気の比率の調整は、二次熱の調整よりもわずかに敏感ではありませんが、二次還気方式は、中小規模のマイクロエレクトロニクスクリーンワークショップで空調の省エネ対策として広く認識されています。

ISOクラス6のマイクロエレクトロニクスクリーン作業場を例に挙げると、クリーン作業場面積は1,000㎡、天井高は3mです。室内設計パラメータは、温度tn=(23±1)℃、相対湿度φn=50%±5%です。設計給気量は171,000m³/h、換気回数は約57h-1、外気量は25,500m³/h（うちプロセス排気量は21,000m³/h、残りは正圧漏れ風量）です。クリーン作業場の顕熱負荷は258kW（258W/m²）、エアコンの熱湿度比はε=35,000kJ/kg、室内の戻り空気温度差は4.5℃です。このとき、一次戻り空気量は
これは現在、マイクロエレクトロニクス業界のクリーンルームにおいて最も一般的に使用されている浄化空調システムであり、主にAHU+FFU、MAU+AHU+FFU、MAU+DC（ドライコイル）+FFUの3つのタイプに分けられます。それぞれに長所と短所があり、設置場所も異なります。省エネ効果は主にフィルターやファンなどの機器の性能に依存します。

1) AHU+FFUシステム。

このタイプのシステムモードは、マイクロエレクトロニクス業界では「空調と浄化段階を分離する方法」として使用されています。2つの状況が考えられます。1つは、空調システムが新鮮な空気だけを処理し、処理された新鮮な空気がクリーンルームのすべての熱と湿度の負荷を負担し、クリーンルームの排気と正圧漏れをバランスさせる補助空気として機能する場合です。このシステムはMAU + FFUシステムとも呼ばれます。もう1つは、新鮮な空気の量だけではクリーンルームの冷熱負荷のニーズを満たすのに十分ではない場合、または新鮮な空気が屋外の状態から必要な機械の露点比エンタルピー差まで処理されるため、室内空気の一部（戻り空気に相当）が空調処理ユニットに戻され、熱と湿度の処理のために新鮮な空気と混合されてから、給気プレナムに送られます。残りのクリーンルーム戻り空気（二次戻り空気に相当）と混合され、FFUユニットに入り、クリーンルームに送られます。 1992年から1994年にかけて、本論文の第二著者はシンガポール企業と協力し、10名以上の大学院生を率いて、後者の浄化空調換気システムを採用した米国・香港合弁会社SAE Electronics Factoryの設計に携わった。このプロジェクトには、約6,000㎡（うち1,500㎡は大気庁委託）のISOクラス5クリーンルームが設置されている。空調室は外壁に沿ってクリーンルーム側面と平行に配置され、廊下にのみ隣接している。外気、排気、還気配管は短く、滑らかに配置されている。

2) MAU+AHU+FFU方式。

このソリューションは、複数の温湿度要件があり、温湿度負荷の差が大きく、清浄度も高いマイクロエレクトロニクス工場でよく見られます。夏季には、外気を一定のパラメータ点まで冷却・除湿します。通常、外気は、代表的な温湿度のクリーンルーム、または外気量が最も大きいクリーンルームの等温エンタルピー線と95%相対湿度線の交点まで処理するのが適切です。MAUの風量は、各クリーンルームの空気補給ニーズに応じて決定され、必要な外気量に応じて配管で各クリーンルームのAHUに分配され、室内還気と混合されて温湿度処理されます。このユニットは、担当するクリーンルームの温湿度負荷と一部の温湿度負荷を担います。各AHUで処理された空気は、各クリーンルームの給気プレナムに送られ、室内還気と二次混合された後、FFUユニットによってクリーンルームに送り込まれます。

MAU+AHU+FFUソリューションの主な利点は、清浄度と正圧の確保に加え、クリーンルームの各プロセスに必要な様々な温度と相対湿度を確保できることです。しかし、設置するAHUの数が多いと、クリーンルームの占有面積が大きくなり、クリーンルーム内の新鮮な空気、還気、給気配管が交差して大きなスペースを占有し、レイアウトが複雑になり、保守・管理が困難で複雑になるため、特別な要件がない限り、このソリューションの使用は避けるべきです。