クリーンルーム用空調機（AHU）の構成と制御：機能セクションの順序、5つの機器パラメータと6つのシステムパラメータ

クリーンルームの空気処理システムは、中国規格 GB 50073-2013（クリーンルーム設計規範）で「浄化空調システム」と呼ばれます。快適空調と違い、温湿度だけでなく、清浄度・温湿度・室間差圧の3つを同時に守る必要があります。中央方式の中核機器が組合せ式空調機、いわゆるAHUです。

GB/T 14294-2008 では、組合せ式空調機を各種の空気処理機能セクションを組み立てた機器で、抵抗100 Pa以上のシステムに用いるものと定義しています。用途別に汎用・外気処理・浄化・専用に分けられ、クリーン工場では浄化用を使います。

1. まずシステム構成を選ぶ：よくある3つの方式

電子組立や医薬の補助エリアの多くは1つ目の方式です。以下はこの一次リターンAHUを前提に説明します。

2. 機能セクションは必要に応じて組むが、順序には理屈がある

AHUのセクション構成は固定ではありません。GB/T 14294-2008 は混合、整流、ろ過、冷却、一次・二次加熱、除湿、加湿、給気ファン、還気ファン、噴霧、消音、熱回収を挙げており、負荷・外気比・ろ過等級で選びます。ISOクラス7の典型構成は、混合・プレフィルタ・冷却コイル・再熱・加湿・ファン・中性能フィルタで、騒音要求に応じてファン前後に消音、末端に点検セクションを設けます。

• 混合セクション：外気・還気・排気ダンパを設置。外気ダンパと還気ダンパの開度比が全風量に占める外気の割合を決め、室圧と夏季の除湿負荷にも影響します。
• プレフィルタ：G4フィルタで大きな粒子や繊維を捕集し、後段のコイルとファンを守ります。清浄度はこれに依存しませんが、機能しないとコイルが汚れ抵抗が増えます。
• 冷却コイル：通常7℃往き・12℃還りの冷水で空気を装置露点以下まで冷やし、冷却と同時に凝縮水を取り除きます。除湿量はコイルがどこまで冷やせるかで決まり、水量弁はまさにその温度を調節します。
• 再熱：部分負荷時に使用。冷却コイルを定露点運転すると吹出温度が低くなるため、再熱で温度を戻します。絶対湿度は変わりません。
• 加湿：クリーンルームでは乾き蒸気を使い、冬季と中間期に運転します。湿式エレメントは常に湿っていて微生物が増えやすく、末端HEPAではこの汚染源を除けません。
• ファン：機器の動力源で、機内抵抗と機外静圧（ダクト・部材・末端HEPA）の両方に打ち勝つ必要があります。機外静圧を小さく選ぶと風量が出ません。
• 中性能フィルタ：F7またはF8で1 µm以上の粒子を捕集し、ファン後の正圧部に設けます。GB 50073-2013 第6.4.1条は中性能・高中性能フィルタを空調機の正圧部にまとめて設けることを推奨しています。負圧部の気密が破れると、ろ過前の空気が吸い込まれ下流へ運ばれます。

共通の理屈は、混合→粗ろ過→温湿度処理→加圧送風、そして正圧側に中性能フィルタを追加することです。順序を逆にすると、後段機器が前段から漏れたほこりや水を受けることになります。空気は機器を出てダクトで末端HEPAへ、クリーンルームに入り、還気シャフトを通って混合セクションへ戻り、循環が閉じます。

3. 機器側：選定で押さえる5つの性能パラメータ

選定では2種類のデータを見ます。機器側はカタログと銘板、システム側は設計図書と検収記録です。主な性能は GB/T 14294-2008 で評価され、よく使うのは次の5項目です。