クリーンルームの清浄度は、なぜ粒径が違っても比べられるのか ― 一本の指数2.08乗

2.08乗という指数の正体

2026年10月20日に公示されたJISの制定・改正の一覧に、JIS B 9920-4があります。クリーンルームの設計、施工及びスタートアップを扱う規格で、原案を作成したのは日本空気清浄協会です。同じ分野の国際規格にはISO 14644-4があり、その第2版が2022年11月に発行されています。

設計はまず、その部屋をどの清浄度クラスにするかを決めることから始まります。クラスを定義しているのは第1部、JIS B 9920-1:2019です。ISO 14644-1:2015を修正して採用した規格です。上限の粒子数濃度は表1に並びます。そして附属書Eには、表にない中間の粒径を使いたいときの式が置かれています。

Dに0.1μmを入れると、かっこの中は1になります。するとCnは10のN乗そのものです。クラス5なら10万個/m³。クラス番号は、粒径0.1μmという一点での桁数を表しています。

なぜ一本の指数でそろえるのか

一般に、空気中の粒子は大きいものほど数が少ないとされます。ですから対象粒径を大きくとるなら、上限も下げなければ釣り合いません。問題は、どれだけ下げるかです。

規格はこの下げ方を、クラス1から9まで一つの指数で通しました。得られるのは、比較できることです。0.3μmで測った現場と0.5μmで測った現場が、同じ「クラス5」と言えるようになります。傾きが現場ごとに違えば、クラス名は意味を失います。2.08は、測り方の違いを吸収するための共通の目盛りだと読むのが素直です。

クラス5の数字を計算で確かめる

式に数字を入れてみます。クラス5（N＝5）の各粒径の値は、次のようになります。

規格の本文に出てくる値と比べます。クラス5については0.3μmで10,200個/m³、0.5μmで3,520個/m³。クラス7については0.5μmで352,000個/m³。いずれも、式の値を有効数字3桁に丸めたものと一致します。ただし規格は、表1がこの式から作られたとは書いていません。確かめられるのは、本文に現れる値が式と3桁で一致することまでです。

1クラス分は、粒径3.03倍と同じ

指数は逆からも読めます。上限を1桁下げる、つまりクラスを1つ厳しくする。これと同じ効果は、測る粒径を何倍にとれば得られるでしょうか。2.08乗して10になる数を求めればよいので、答えは10の2.08分の1乗です。

クラス5を0.5μmで測ることと、クラス4をおよそ0.165μmで測ること。この式の上では、同じ厳しさです。粒径を2倍にすれば上限は4.23分の1、10倍にすれば120分の1になります。クラスの段と粒径の段が、一つの指数で結ばれています。

規格が線を引かなかったところ

これは誤読です。3,520は上限であって、実測値ではありません。規格は、表の粒子数濃度について注記を置いています。実際の空気中の粒径および粒子分布を表すものではなく、クラス分類の基準値として使うものだ、という注記です。

表1には、数字が入っていない欄もあります。濃度が低すぎる領域では、サンプリングと統計処理が分類に適さないとされます。また計数損失を考慮して、低濃度の粒子と1μm以上の粒径の双方について、最大許容粒子の測定は分類に適さないとされます。逆に、濃度が非常に高い領域には限界を適用しません。

粒径を二つ併記するときの決まりもあります。大きいほうの粒径D2は、小さいほうD1の1.5倍以上でなければなりません。理由までは書かれていませんが、近すぎる二点を別々の情報として扱わないための歯止めと読めます。

黄金比研究所の見立て

2.08という値がどこから来たのか、規格は説明していません。本稿でも確かめられませんでした。分かるのは、この一本の指数が何をしているかです。0.3μmで測る現場と0.5μmで測る現場に、共通の言葉を与えています。

黄金比のような数学的な必然は、ここには見当たりません。それでも共通の目盛りは、必然がなくても役に立ちます。そして規格は、その値が現実の分布ではないと自分で書き添えました。数字の性格を隠さずに、共通の物差しとして使う。比率の扱いとして、ここは見習うところだと考えます。