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空気の見える化による気流制御テクノロジー

クリーンルームの清浄度を確保するためには、気流の性状を良く知って、気流を制御することが重要です。気流性状を調べる手法としては、①気流の可視化、②風速分布の直接測定、③数値シミュレーションがあります。
また、クリーンルームや大空間の空調を行う上で、建物内の気流・温度分布を把握することも重要です。
当研究所では、クリーンルームを汚染しないクリーンな気流可視化装置を用いた可視化システムを導入しています。また微風速を測定できる超音波三次元風速測定システムの開発を行いました。さらにコンピュータによる気流シミュレーションシステムも導入し、はやくから気流制御技術や熱流動解析システムの研究に取り組んでいます。

■気流可視化装置

施設の概要

名称

クリーンエアトレーサー CATS-5000

メーカー

ミドリ安全(株)

用途

クリーンルーム内等の微粒子汚染制御がなされているエリア内での気流の可視化

原理

純水を加熱し、発生した蒸気を液体窒素の表面に吹き付け、急冷凝縮させてクリーンな霧状のミスト(トレーサー)を発生させます。ミストは純水であるため、クリーンルーム内をトレーサー粒子で汚染することがありません。

可視化装置によるクリーンフォグの発生 写真

可視化装置によるクリーンフォグの発生

クリーンフォグによる吹出気流の可視化 写真

クリーンフォグによる吹出気流の可視化

■超音波三次元風速計

施設の概要

名称

3次元超音波風速計 マイクロソニックWA-590型

メーカー

(株)カイジョーソニック

用途

クリーンルーム内等の室内3次元座標軸に合わせた気流の風向風速を測定

原理

超音波が空気中を伝播する場合、風速に比例して伝播時間が変化します。超音波風速計はこの原理を応用したもので、風速は超音波素子間の距離と伝播時間によって演算から求められます。このため、熱線式風速計のように温度や湿度の影響を受けず正確に風速が測定できます。WA-590は立体的に交差するA,B,C軸の風向成分を測定し、ソフトウェア上で座標変換を行って室内直交座標に変換し、X,Y,Zの3次元風速を測定表示します。この変換ソフトは弊社が開発しました。

三次元風速計本体(左)、センサー(奥)、データ収集・示用PC(右) 写真

三次元風速計本体(左)、センサー(奥)、データ収集・示用PC(右)

非一方向気流型クリーンルーム測定結果 写真

非一方向気流型クリーンルーム測定結果

■レーザー気流可視化装置

従来の可視化装置には、アルゴンレーザーを用いていましたが、アルゴンレーザー装置は、大型で重量があり、可視化装置を研究所より持ち出すことが困難でした。ところが、ここ最近のレーザー技術の発達によりハンディータイプの小型半導体レーザーでも充分な輝度を確保することができるようになりました。
新しく製作した気流の可視化装置は、小型半導体レーザーを使うことで可搬型にすることができました。
この装置は、純水ミスト等のトレーサーを使った気流の可視化だけでなく、前面のパネルを開くことで人体や衣服からの発塵状態などを可視化できるので、容易に可視化の実体験をして頂くことが可能です。
可視化装置動画 写真

可視化装置動画 写真

可視化装置動画 写真

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