クリーンルームとは

クリーンルームは、空気中の微粒子や微生物を厳密に管理し、必要に応じて温度や湿度も制御された清浄な環境です。本記事では、クリーンルームの定義、4原則、種類、仕組み、清浄度クラス、導入のメリット・デメリットについて詳しく解説します。

クリーンルームとは
クリーンルームの4原則
クリーンルームの種類
1. インダストリアルクリーンルーム（Industrial Clean Room, ICR）
2. バイオロジカルクリーンルーム（Biological Clean Room, BCR）
クリーンルームの仕組み
1. 気流について
  1. 乱流方式（非一方向流方式）
  2. 一方向流方式
2. 気圧について
クリーンルームの清浄度クラスについて
クリーンルームを導入するメリット・デメリット
1. メリット
2. デメリット
クリーンルームのデメリットを減らすために
パーティクルセンシングモニターのご紹介

クリーンルームとは

クリーンルームとは「コンタミネーションコントロールが行われている限られた空間であって、空気中における浮遊微小粒子、浮遊微生物が限定された清浄度レベル以下に管理され、また、その空間に供給される材料、薬品、水などについても要求される浄度が保持され、必要に応じて温度、湿度、圧力などの環境条件についても管理が行われている空間」のことを指します。空気中に浮遊する微粒子は、1ミクロン（1um＝0.001mm）よりも小さいサイズがほとんどです。

つまり、目に見えず、浮遊するほど小さい粒子を計測、管理しなければいけないほどのきれいな環境ということです。
（引用：JIS Z 8122 : 2000 コンタミネーションコントロール用語）

クリーンルームの4原則

クリーンルームには、クリーンルームをきれいに保つために、4つの原則が設けられています。

持ち込まない

室内の圧力を制御する。
持ち込み機器や材料を清掃・除塵する。
入室前にエアシャワーを浴びる。
私物を持ち込まない。

クリーンルームでは目に見えないほど小さい粒子でさえ、異物とされますので、ホコリやゴミの発生源となりうるものは持ち込まないようにしなければなりません。
そのため、クリーンルーム内で使用する材料や機械を清掃・除塵する必要があります。
さらには、作業員もクリーンルーム内に入る前に、クリーンウェアを着用し、エアシャワーを浴びる必要があります。
また、クリーンルームは、室内の圧力を高くして、外からの異物が中に侵入しないような構造になっています。

発生させない

クリーンウェアを着用する。
不要な動きは避ける。
入室物の発塵対策を行う。
人の入室を最小限にする。

クリーンルーム内に異物を持ち込まないことも重要ですが、中で発生させないことも大切です。
クリーンルーム内では、人から最も異物が発生するとされています。
そのため、クリーンルーム内ではクリーンウェアを着て作業し、不要な動きは極力避けるなどの配慮が必要です。

堆積させない

清掃が容易な配置にする。
床にものを置かない。
空気がとどまらない気流を作る。
帯電させない。

どれだけ粒子を管理していても、粒子はクリーンルーム内に侵入してしまいます。
そのため、侵入した粒子を床や機械の上に堆積させないことが重要です。
床の凹凸は極力なくし、清掃がしやすい構造にすることが大事です。

速やかに除去する

定期的に掃除する。
換気回数を増やす。
発塵部では局所排気を行う。
異物が排出されるような気流にする。

クリーンルーム内では、ゴミが外に吐き出されるような気流にする必要があります。
また、床に落ちている異物もありますので、定期的な掃除が肝心です。

クリーンルームの種類

クリーンルームの種類は、インダストリアルクリーンルーム（Industrial Clean Room, ICR）とバイオロジカルクリーンルーム（Biological Clean Room, BCR）の２つの種類に分けられます。
この2つのクリーンルームは、それぞれ管理対象が異なります。

インダストリアルクリーンルーム（Industrial Clean Room, ICR）

インダストリアルクリーンルームとは、その名前の通り工業用のクリーンルームで、半導体や精密機器、樹脂製品などの製造工程に利用されています。
ここでは、空気中に浮遊する微粒子だけでなく、粗粒子（10～100ミクロン）の管理も必要となります。
製造中の製品に粗粒子が付着してしまうと、不良の直接的な原因になってしまいますので、微粒子と同様に管理が必要です。
また、粒子の管理だけでなく、温度や湿度の管理が同時に行われている工程もあります。

バイオロジカルクリーンルーム（Biological Clean Room, BCR）

バイオロジカルクリーンルームとは、製薬工場や食品工場、手術室などで利用されているクリーンルームです。
このクリーンルームでは、粒子の管理だけでなく、商品への汚染を防ぐために微生物や細菌の管理も行っています。
また、微生物や細菌の繁殖を防ぐため、これらのクリーンルームでも温湿度の管理が行われています。

クリーンルームの仕組み

クリーンルームの清浄度を維持するために重要な点が2つあります。
それは、「気流」と「気圧」です。

気流について

クリーンルームの中では、異物が滞留しないように、HEPAフィルター/ULPAフィルターと呼ばれる高性能なエアフィルターを通した清浄な空気が流れる仕組みとなっています。
この気流の流れ方によって大きく２つに分別され、それぞれにメリット・デメリットがあります。

乱流方式（非一方向流方式）

クリーンルームの天井から空気が吹き出され、床や壁の一部に設置された吸気口へと換気されます。
この空気は複数の方向に流れを作るため、クリーンルーム内の清浄度を均一に保つことでができ、室内に設置されている機器等の影響を受けにくい方式です。
ですが、クリーンルーム内の空気と混ざる方式であるため、ISOクラス5以上（清浄度クラス100以上）の非常にきれいなクリーンルームには不向きで、ISOクラス6～8（清浄度クラス1,000～100,000）向けのクリーンルームになります。

一方向流方式

クリーンルームの天井から床の吸引口に向かって一定の速度で空気が流れる方式です。
一方向流方式のメリットとしては、浮遊している粒子がまっすぐ床に落下する気流になるので、高い清浄度を確保することができ、半導体の製造工程などのクリーンルームに採用されています。
一方で、乱流方式（非一方向流方式）と比べると初期費用が高くなり、また、消費電力も多くなることから、ランニングコストもかかってしまうというデメリットがあります。

気圧について

クリーンルームの環境では、「陰圧」と「陽圧」という言葉をよく使います。
陰圧とは、室内の気圧が外よりも低い状態のことを言います。
反対に、陽圧とは、室内の気圧が外よりも高い状態を言います。
クリーンルームの中は陽圧（気圧の高い状態）になっています。
空気は気圧の高い方から低い方へと流れますので、室内を陽圧にすることで、外部から空気が流れ込んでくることを防ぎ、異物の侵入を防ぐことができます。

クリーンルームの清浄度クラスについて

清浄度クラスとは、クリーンルーム内の浮遊微粒子である塵・ホコリや浮遊微生物がどの程度少ないのかを表したクリーンルームの性能を階級分けする指標のことです。

この清浄度クラスは、JIS規格やISO規格、米国連邦規格など、様々な規格があります。
現在、清浄度クラスについては、国際統一規格であるISO規格へと移行されておりますが、業界では、以前から広く慣用されている米国連邦規格（クラス1,000やクラス10,000など）を使用する場合が多いです。
また、規格によってそれぞれのクラスの算出方法が異なります。
米国連邦規格では、1ft³（≒28.3L）の空気中に存在する0.5µm以上の粒子の個数によって規定されています。
例えば、0.5µm以上の粒子が1ft³に1,000個存在していれば、米国連邦規格でクラス1,000となります。

クリーンルームを導入するメリット・デメリット

クリーンルームの導入には、メリット・デメリットがありますので、ご紹介します。

メリット

メリットとしては、工場へクリーンルームを導入することで、製品の品質を向上させることが可能になります。
インダストリアルクリーンルームの場合は、粒子の付着による品質不良や製造ロスを削減することが可能になり、より安定して製品を製造することができます。
バイオロジカルクリーンルームの場合は、菌や微生物の付着した粒子が食品へ付着することを防ぐことができ、安全な製品を製造することが可能です。
また、どちらのクリーンルームも、管理された環境下で製品を製造しているということは、
他の企業や消費者からの企業イメージ向上にも繋がります。

デメリット

デメリットとしては、クリーンルームの設置にかかる初期費用が高いことが挙げられます。
また、粒子を管理するためのパーティクルカウンターや専用の衣服などを用意する必要があり、さらには空調による換気が24時間必要になることで電気等のエネルギー消費量が増加してランニングコストもかかってしまいます。
また、実際に作業をする方へのデメリットもあります。
まず、クリーンルーム内では作業員へ運用規則を周知し、行動を制限する必要があります。
クリーンルームへ入るたびにエアシャワーによる洗浄が必要で、入室後も動きを制限しなくてはいけません。
さらに、定期的な粒子の測定が必要で、パーティクルカウンターを手に持って、何か所もある測定ポイントを一つずつ測定しなくてはならず、そうした非効率が作業員の負担となっています。

メリット	デメリット
製品の品質向上	設置にかかる初期費用の高さ
異物混入・不良率の低減	エネルギー消費量の増加
企業イメージの向上	作業員負担の増加
作業員の安全管理

クリーンルームのデメリットを減らすために

上述の通り、クリーンルームの設置には大きなメリットがある一方で、デメリットもあります。
そのため、デメリットが少なくなれば、クリーンルームの設置へのハードルが下がるのではないでしょうか？
そこで、神栄テクノロジーのパーティクルセンシングモニターをご提案します。
パーティクルセンシングモニターとは、空気中の粒子の常時監視が可能なモニターです。
このモニターは先程のデメリットをこのように解決します。

製品ページ
パーティクルセンシングモニター

設置にかかる初期費用の高さ

パーティクルセンシングモニターは一般的なパーティクルカウンターと比較すると、非常に安価に導入いただくことができます。

エネルギー消費量の増加

パーティクルセンシングモニターでクリーンルームの中を常時監視することで、室内の清浄度に併せて空調を制御することが可能です。室内環境がきれいなときと悪いときとで風量の強弱を自動的に変えて効率運転につなげます。
例えば、人がいない夜間などは空調の風量を弱め、昼間の稼働中は強くする、といった対応ができるようになり、空調を常時運転するよりも電気代を抑えるのに役立ちます。