クリーンルームでは、装置の建設・設置から運用状態まで、時間とともに微粒子濃度が変化します。 ISOでは、クリーンルームの分類基準として、建設時、休止時、運用時の3つを定めています。 クリーンルームとガウンルームの設計の考慮事項/推奨事項についてはこちらをご覧ください。 機器や装置が導入され、微粒子が増加すると、「As-built」クリーンルームは「At-Rest」クリーンルームになります。
ガウン着用手順のガイド
ISO 14644-2 では、特定の規格に適合するために必要なテストの種類と頻度について説明しています。 次の表は、必須テストとオプションのテストを示しています。
必要なテスト (ISO 14644-)
| Schedule of Tests to Demonstrate Continuing Compliance | |||||
| Test Parameter | Class | Testing Tests | Testing Tests td | Maximum Time Interval | Test Procedure |
| Particle Count Test | <= ISO 5 | 6 Months | ISO 14644-1 Annex A | ||
| > ISO 5 | 12 Months | ||||
| Air Pressure Difference | All Classes | 12 Months | ISO 14644-1 Annex B5 | ||
| Airflow | All Classes | 12 Months | ISO 14644-1 Annex B4 | ||
Optional Testing (ISO 14644-2)
| Schedule of Additional Optional Tests | |||
| Test Parameter | Class | Maximum Time Interval | Test Procedure |
| Installed Filter Leakage | All Classes | 24 Months | ISO 14644-1 Annex B6 |
| Containment Leakage | All Classes | 24 Months | ISO 14644-1 Annex B4 |
| Recovery | All Classes | 24 Months | ISO 14644-1 Annex B13 |
| Airflow Visualization | All Classes | 24 Months | ISO 14644-1 Annex B7 |
In addition to ISO 14644-1 and ISO 14644-2, eight other cleanroom standards documents exist, as well as three specific to biocomtamination applications.
| ISO Document | Title |
| ISO 14644-1 | Classification of Air Cleanliness |
| ISO 14644-2 | Cleanroom Testing for Compliance |
| ISO 14644-3 | Methods for Evaluating and Measuring Cleanrooms and Associated Controlled Environments |
| ISO 14644-4 | Cleanroom Design and Construction |
| ISO 14644-5 | Cleanroom Operations |
| ISO 14644-6 | Terms, Definitions and Units |
| ISO 14644-7 | Enhanced Clean Devices |
| ISO 14644-8 | Molecular Contamination |
| ISO 14644-9 | Surface Cleanliness by Particle Concentration |
| ISO 14644-10 | Surface Cleanliness by Chemical Concentration |
| ISO 14698-1 | Biocontamination: Control General Principles |
| ISO 14698-2 | Biocontamination: Evaluation and Interpretation of Data |
| ISO 14698-3 | Biocontamination: Methodology for Measuring Efficiency of Cleaning Inert Surfaces |
The USA source for ISO documents is:
Institute of Environmental Sciences & Technology (IEST)
5005 Newport Drive, Suite 506
Rolling Meadows, IL 60008-3841
http://www.iest.org
Thanks: (847) 255-1561
Fax: (847) 255-1699
General Services AdministrationにおけるFS209E文書の入手先は以下の通りです：
Standards Order Desk
Naval Publications and Forms Center
700 Robbins Avenue
Section D BLD4
Philadelphia, PA 19111
Thone。 (215) 697-2667
Fax: (215) 697-2978
ISO and Federal Air Change Rates for Cleanrooms
クリーンルーム設計における重要な要素は、ACH (Air-change per hour) を制御することであり、ACR (Air-change rate) とも呼ばれています。 これは、ろ過された外気が、建物または部屋の既存の容積を置き換える毎時の回数を指します。 一般家庭では、エアコンは1時間に0.5〜2回、部屋の空気を入れ替えます。
ACRは、ISOおよび連邦政府の清浄度標準を決定する際の主要な変数です。
ACRは、ISOおよび連邦政府の清浄度基準を決定する主要な変数です。最適な基準を満たすために、ACRは丹念に測定および制御されなければなりません。 そして、いくつかの論争があります。 国際標準化機構は、その ISO 14644-1 清浄度標準の付録で、マイクロエレクトロニクス施設のみのアプリケーションに対処しています。 (ISO クラス 6 ～ 8、連邦規格 1,000、10,000、および 100,000) 付録には、より高い ACR 規制が必要な製薬、ヘルスケア、またはバイオテクノロジー用途の ACR 規格はありませんでした。
現在の研究、ケーススタディ、実験によると、ACR 範囲 (1 つの決まった規格ではなく) を使用することが、清浄度分類のより良いガイドラインとされています。 これは、最適な ACR が、内部の設備、スタッフの配置、運用目的などの要因によって、クリーンルームごとに異なるためです。 すべては、施設に入ろうとする外部の汚染物質のレベルと、内部で生成される汚染物質のレベルに依存します。
これらの範囲の広さは、人とプロセスがどれほど劇的に清浄度に影響を与えるかを反映しています。 各汚染クラスの下限の数値は、一般に、人がおらず、汚染プロセスが進行していない、建設時または静止時の施設の気流速と空気の変化の要件を示しています。 人がいて、汚染物質が発生するプロセスがある場合、最適な清浄度基準を維持するために、より多くの空気の入れ替えが必要となります。
特定の用途に適切な換気回数を決定するには、人員の数、ガーミング プロトコルの有効性、アクセスの頻度、およびプロセス機器の清浄度などの要因を慎重に評価することが必要です。 Learn more about fan/filter units and see the models offered by Terra, such as room-side replaceable, ducted and energy-efficient.
Rajan Jaisinghani, in his paper “Energy Efficient Low Operating Cost Cleanroom Airflow Design,” presented at ESTECH 2003, recommended the following ranges based on FS209E classifications:
| FS Cleanroom Class | ISO Equivalent Class | Air Change Rate |
| 1 | ISO 3 | 360-540 |
| 10 | ISO 4 | 300-540 |
| 100 | ISO 5 | 240-480 |
| 1,000 | ISO 6 | 150-240 |
| 10,000 | ISO 7 | 60-90 |
| 100,000 | ISO 8 | 5-48 |
Jaisinghani’s recommendations concur with other recent studies of ACR, 1990年代に開発された既存の風量基準は、現在のモデルより劣るファンやフィルターに基づいているため、非科学的であると批判しています。 そのため、これらの古い基準が適用されると、結果としてACRは高くなりすぎることが多いのです。
このことは、Pacific Gas and Electric (サンフランシスコ) と Lawrence Berkeley National Laboratory (バークレー) が行った研究で実証されました。 この研究では、いくつかの ISO クラス 5 クリーン ルームで空気交換率を測定し、「同じ清浄度分類のクリーン ルームであっても、空気交換率に関する一貫した設計戦略は存在しない」という結論に達しました。
ACR率は、特に望ましい清浄度、ファンのサイズ、エネルギー コストの低減を考慮した場合、重要な設計上の意味を持ちます。 PG&E/Berkeley の研究により、多くの設計者がファンのサイズを小さくすることになりました。
この研究により、3 つの不変の原則が明らかになりました。
- 空気交換率が低いと、ファンが小さくなり、初期投資と建設コストの両方が削減されます。
- 空気交換率が 30 パーセント減少すると、電力は約 66 パーセント減少します。
- 乱流を最小限に抑えることにより、低い空気流量は清浄度を向上させる可能性があります。 さらに、これらの最適化されたクリーンルームはすべてISOクラス5の条件下で認証され、これらの低いACRで機能していると付け加えました。
また、この研究では、「ACR の最も一般的な方法は、推奨 ACR 範囲の下限で新しい施設を設計すること」であり、実際の動作条件で気流調整ができるように可変速ドライブ (VSD) を組み込んでいることを発見しました。 制御は、手動または自動で行うことができます。 Terra が提供するスマート モジュール式クリーンルーム制御システムをご覧ください。
彼のレポート「ACR の検討」では、次のように述べています。 Peter Rumsey, PE, CEM は、「ACR の検討：エネルギーと建設コストを削減する機会」というレポートで、バークレー大学による PG&E の委託研究に対して基本的に同意しています。 Rumsey は警告を発し、その後 Berkeley の研究に続く研究を引用して、それを一蹴しました。 「空気清浄度は、あらゆるクリーンルームの重要な要素であり、省エネの優先順位よりもはるかに高いものです。 設計者やオペレーターは、空気の交換率を下げることのリスクに対処するために、同様の戦略を試した他の人からの証拠を必要としています。
まとめると、空気交換率に関する現在の研究と考え方は、既存の基準のいくつかは高すぎるため、ACR 基準をすべて満たしたまま下げることができることを示しています。 Terraのブログ記事「無菌処理に適した部屋を作るには？」
Federal and ISO Ceiling Fan Coverage Specifications
クリーンルームのコスト
考慮点最適な空気交換率を達成するには適切な天井
ファンカバーが必要です。 最もクリーンなモジュール式クリーンルームは、2フィート x 4フィート（610mm x 1219mm）の天井ベイごとにフィルター/ファン・ユニット（FFU）を組み込んでいます。このようなカバー率は、特に大規模なクリーンルームでは、高いエネルギー消費につながり、したがって、初期建設と継続的な運用の両方のコストを増加させることがあります。 ほとんどの場合、天井の被覆率を小さくすることで、十分な清浄度を得ることができます。
連邦政府および ISO の気流速度の基準
ACR および天井面積に加えて、清浄度の維持に不可欠な 3 つ目の要因は、ファンが発生させる気流速度です。 ここでも、気流速度が高いほど、「クリーン」なクリーンルームになります。 換気効率」という用語は、1 時間あたりの換気回数 (ACH または ACR) に加えて、クリーンルームを通過するろ過された空気の速度を指します。
以前のチャートでは、さまざまなクラスのクリーンルームの推奨換気量 (ACR) の範囲を示しました。 範囲が与えられているのは、建設時および休止中の施設では、人と機器の両方が活発に動作する運用中のクリーンルームよりも小さい ACR が必要だからです。 非運用型クリーンルームは低い範囲に、運用型クリーンルームは高い範囲にあります。
すべての 3 つの要素 (ACR、天井面積、および気流速度) を組み合わせると、次の表のようになります。
Class ISO 146144-1 (Federal Standard 209E) Average Airflow Velocity
m/s (ft/min)Air Changes Per Hour Ceiling Coverage ISO 8 (Class 100.) Class ISO 146144-2(Class 100.) ISO 5 (Class 100.) Average ISO 146144-2(Class 100.) Air Change Per Hour AIR Coverage d000）
0.005 – 0.041 (1 – 8) 5 – 48 5 – 15% ISO 7 (Class 10,000) 0.051 – 0.076 (10 -15) 60 – 90 15 – 20% ISO 6 (Class 1,000) 0.127 – 0.203 (25 – 40) 150 – 240 25 – 40% ISO 5 (Class 100) 0.203 – 0.406 (40 – 80) 240 – 480 35 – 70% ISO 4 (Class 10) 0.254 – 0.457 (50 – 90) 300 – 540 50 – 90% ISO 3 (Class 1) 0.305 – 0.457 (60 – 90) 360 – 540 60 – 100% ISO 1 – 2 0.305 – 0.508 (60 – 100) 360 – 600 80 – 100% Before deciding on the appropriate velocity and air changes for your application, Terra Universal recommends careful evaluation of factors such as number of personnel, effectiveness of garbing protocol, access frequency and cleanliness of process equipment.
必要な空気変化の数値が確立されると、必要なFFUの数はこの式を使用して決定されることができます。 FFU の数 = (空気変化/時間 ÷ 60) x (部屋の立方フィート ÷ 650*)
*CFM output of a loaded FFU容量 1008 立方フィートの 12′ x 12′ x 7′ (3302 mm x 3302 mm x 2134 mm) クリーン ルーム内でローエンド空気変化の推奨 (240/ 時間 ) を使ってクラス 100 基準を満たすには、6 FFU を使用します。
正圧
クリーン ルームは、正圧を維持し、「汚れた」（汚染された）空気が内部に流入したり、あまり清浄ではない空気がクリーン エリアに流入するのを防ぐよう設計されています。 これは、ろ過された空気が常に最も清潔な空間からあまり清潔でない空間へと流れるようにするためです。 例えば、多室型のクリーンルームでは、最も清浄度の高い部屋を最も高い圧力に保つことができます。 圧力レベルは、最も清浄な空気が、清浄度の低い空間に流れるように設定されています。
スペース間の差圧は、0.03 ～ 0.05 インチ (水位計) が推奨されます。 ドアが開いたときに、これらのカスケード圧力の中断を最小限に抑えるために、エアロックは、ISO の異なる清浄度レベルの部屋間で指定されることがよくあります。 自動ファンコントロールは、中央のコンソールパネルでファンの回転数を調整できるため、圧力バランシングを簡素化することができます。 圧力差はなぜ重要なのか、どのように測定するのか？
層流と乱流
ISO 5 (Class 100) とよりクリーンな施設は、一方向の、つまり層流の気流に依存しています。 層流とは、ろ過された空気が、通常は垂直方向に平行な流れで、1 方向に (一定の速度で) 一様に供給されることを意味します。
ISO 6 (クラス 1,000) 以上のクリーンルームでは、一般に、非一方向性、または乱流の気流を利用します。 これは、空気の方向と速度が制御されていないことを意味します。 乱流よりも層流の方が、均一な環境を提供し、汚染物質が集まるようなエアポケットを防ぐことができるという利点があります。 気流の均一性の重要性については、こちらをご覧ください。