クリーンルームを備える工場

クリーンルームを備えた工場の建設を検討している会社・担当者に向けて、知っておきたいポイントを解説します。清浄度の要求は、空調設備だけでなく建屋の階高・床・気密性能にまで及びます。業種を問わず共通する建屋側の条件を整理し、システム建築による施工例もあわせて紹介します。

クリーンルームを備える工場を建設するときに知っておきたいポイント

用途から決める「清浄度クラス」と気流方式の選び分け

清浄度クラスは工程の要求から決まり、クラスが上がるほど建設費とランニングコストが増えます。クリーンルームの清浄度は国際規格 ISO 14644-1 と、これに整合する JIS B 9920 で区分されており、クラスを示す数字が小さいほど、許容される粒子が少ない環境を意味します。まず「どの工程に、どの清浄度が必要か」を確定させることが計画の出発点になります。

あわせて、クリーンルームの運用は4つの原則で整理されています。汚染を「持ち込まない」「発生させない」「堆積させない」「排除する」の4点で、更衣室やエアシャワーの配置、清掃しやすい仕上げ、換気回数の設定といった設計判断はすべてこの原則に紐づきます。

気流の方式

気流の方式は大きく2つに分かれます。一方向流は、天井全面のフィルタから床面へ空気を層状に流す方式で、床下から吸気するためのグレーチング床などの設備を必要とし、設備費もランニングコストも高くなります。もう一方の非一方向流（乱流）は、天井に配置したフィルタ付き送風ユニットから清浄な空気を供給して室内の空気を希釈する方式です。コストを抑えられる反面、気流が滞留する死角ができやすいため、吹出口と吸込口の位置関係を検討する必要があります。一方向流のほうが高い清浄度に対応できるため、必要な範囲を絞って適用するという考え方が取られます。

清浄度が建屋に求める「天井高・階高・床仕様」の確保

クリーンルームは、建屋の階高と床を先に決めます。あとから清浄度を引き上げようとしても、躯体が対応できないことがあるためです。天井にフィルタを敷き詰める方式では天井裏にチャンバーの空間が要り、床下から吸気する方式ではさらに床下の空間が加わります。結果として、同じ天井高を確保するにも一般的な工場より階高を大きく取る必要が生じます。

床については、装置の据付に必要な耐荷重と平滑度に加えて、帯電防止の仕上げが求められる場合があります。一方向流を採用するならグレーチング床とそれを支える架構が必要になり、床の構成そのものが変わります。

外皮に求められるのは気密性能です。室内を周囲より高い圧力に保って外部からの流入を防ぐ差圧管理を行うため、開口部の納まりやシールの計画が清浄度の維持を左右します。

建設費についても、面積だけでは決まりません。必要な清浄度、空調方式、温湿度条件、天井高、床仕様、設備密度といった条件の組み合わせで変動します。予算を検討する段階では、面積よりも先にこれらの条件を固めておくことが必要です。

局所クリーン化と増設を見込んだ「将来対応」の設計

建屋の全面をクリーンルームにする以外の選択肢もあります。清浄度が必要な工程だけをブースで囲う局所クリーン化であれば、対象範囲を絞ることで空調負荷と維持管理の手間を抑えられます。ファクトリーブースや簡易的なクリーンルームは、この考え方に沿った設備です。

また、既存建屋の内装を改修してクリーンルームを設ける方法が取れる場合もあります。新築するか、既存の建物を活かすかは、必要な階高と床仕様を既存躯体が満たせるかどうかで判断が分かれます。

将来の増設まで視野に入れるなら、柱の位置と梁の高さを要件に合わせて調整できる架構が計画の幅を広げます。規格化された部材で建てるシステム建築は、無柱の大空間を確保しやすく、ブースの増設やレイアウト変更にも対応しやすい工法です。清浄度を求める範囲が将来的に広がる可能性があるなら、あらかじめ余白を残した架構を検討しておくとよいでしょう。

クリーン環境が求められる工場の施工例

CASE1.日鉄エンジニアリングが手掛けた液晶フィルム工場

画像引用元：日鉄エンジニアリング公式サイト（https://www.eng-steelstructures.com/sp/case/）

• 用途：液晶フィルム工場
• 面積：6,493㎡
• 所在地：長崎県東彼杵郡

長崎県東彼杵郡に建てられた液晶フィルムの生産施設。日鉄エンジニアリングのシステム建築「スタンパッケージ」を採用した事例で、2005年11月に竣工しています。同社は基礎構造と鉄骨を自社で開発しており、建物の大きさ・高さ・柱間隔を要望に合わせて設計できる点を特徴として挙げています。

CASE2.横河ブリッジシステム建築が手掛けたドライエッチング装置製造工場

画像引用元：横河ブリッジシステム建築公式サイト（https://www.yokogawa-yess.co.jp/archives/production/6599）

• 用途：ドライエッチング装置製造工場
• 面積：1,541㎡
• 所在地：山梨県南都留郡鳴沢村

液晶・半導体の関連装置を製造する会社の工場で、2018年4月に竣工しました。建物は幅34.2m、長さ42.9m、高さ13.1mのシステム建築。主要スペースは無柱スパン27.0m、長さ39.6mのクリーンルームで、10t天井走行クレーン2基と20t天井クレーン1基が設置されています。クリーンルームと大型クレーンを同じ空間に納めた構成です。

CASE3.横河ブリッジシステム建築が手掛けた製糖工場

画像引用元：横河ブリッジシステム建築公式サイト（https://www.yokogawa-yess.co.jp/archives/production/7147）

• 用途：製糖工場・倉庫・事務所
• 面積：868㎡
• 所在地：愛知県豊橋市

2019年2月に竣工した新本社工場。幅35.4m、奥行18.0m、高さ8.3mの室内無柱構造で、屋内は主に事務所・クリーンルーム工場・倉庫スペースで構成されています。事務・生産・保管という性格の異なる用途を、柱のない一体の空間の中で仕切って配置した事例です。

CASE4.横河ブリッジシステム建築が手掛けた香料製造工場

画像引用元：横河ブリッジシステム建築公式サイト（https://www.yokogawa-yess.co.jp/archives/production/7046）

• 用途：香料製造工場
• 面積：342㎡
• 所在地：和歌山県橋本市

2018年11月に竣工した2階建ての工場棟。幅15.0m、奥行21.6m、高さ8.2mで、2階は室内無柱構造としています。工場内はクリーンルームと同様の仕様で、各作業用の部屋に間仕切りされています。小規模でありながら、工程ごとに部屋を分ける構成を取った事例です。

業種別のクリーンルーム要件はこちら

清浄度に関する建屋側の条件は業種を問わず共通しますが、そこに上乗せされる要件は業種ごとに異なります。該当する業種のページもあわせてご確認ください。

• 半導体工場：清浄度に加えて、製造装置の床荷重・微振動と大量のユーティリティへの対応が必要です。
• 電子部品工場：クリーンルームと環境制御に加えて、微振動への対策が求められます。
• 医薬品工場：GMP（適正製造規範）への適合と、汚染・混入を防ぐ設計が前提になります。
• 食品工場：HACCPに沿った衛生管理と、空調・換気設備の計画が中心になります。
• フィルム工場：クリーン環境とあわせて、湿度管理が品質を左右します。