JP3071928B2 - 空気清浄装置 - Google Patents

空気清浄装置

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JP3071928B2
JP3071928B2 JP4025312A JP2531292A JP3071928B2 JP 3071928 B2 JP3071928 B2 JP 3071928B2 JP 4025312 A JP4025312 A JP 4025312A JP 2531292 A JP2531292 A JP 2531292A JP 3071928 B2 JP3071928 B2 JP 3071928B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体などの製造設備に
おけるクリーンルームの空気清浄構造に係り特に省エネ
化、低騒音化に好適な空気清浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の空気清浄装置は、送風機による加
圧空気をフィルタを介してクリーンルーム内に送出する
構成を有しており、空気清浄装置の熱負荷を軽減する一
方策として空気清浄装置はクリーンルームと別設の空間
に設けられていた。特願平2−69643号は、上記従
来技術に対する改善対策として提案された先行発明であ
って、クリーンルームの建屋の天井上部に設置した保全
室に、空気浄化手段を設け、非清浄空気域として換気と
同時にモータ熱を建屋外に排出する構造が示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記先行発明は、従来
技術の問題点を解決し熱負荷の低減に顕著な効果を奏す
る反面、建屋構造が二重天井であるため、リターンエア
用及びサプライエア用のダクト設置など構造が複雑とな
るので、既存建屋を利用してクリーンルーム化を図る点
について課題が残されていた。本発明は、上記の課題を
解決し、簡易な建屋構造によって効率的に送風機用モー
タの排熱を行なうことにより、空調設備に対する熱負荷
を軽減し、低騒音化と省エネルギー化を図るに好適な空
気清浄装置を提供することを目的としてなされたもので
ある。
【0004】因みに、半導体用などの製造設備における
クリーンルームの冷房負荷内訳の一例は、「超LSIプ
ロセス環境制御、防災安全対策」(サイエンスフォーラ
ム社発行)によれば、図6に示すように、負荷比率の大
きいものから順に、外気負荷43%、生産装置負荷28
%、ファン・ポンプ動力23%となっており、またこの
なかでフィルタユニットの熱負荷は、ファン・ポンプ動
力の約90%、全体の約20%である。これは夏期の場
合であって、冬期または北日本などでは外気負荷が小さ
く、生産装置負荷とファン・ポンプ動力が2大要素とな
り、さらにフィルタユニットの熱負荷の割合はさらに大
であるとされている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、送風機用モータまたはモータ巻線部を
覆い、周囲の空気流路と隔離する隔壁を設け、前記モー
タ隔壁内部と、加圧空気をクリーンルーム内に送出する
圧力室またはクリーンルーム外空間とを、連結管を用い
て連通させ、さらにモータ隔壁の排気管を介して熱を排
出する放熱路を設けたものであり、排気は背圧が不足す
る場合には排気ファンを使用し直接室外に放出するか、
あるいは熱交換器による熱の再利用を図ってもよく、送
風機モータの熱損失がクリーンルーム内の空調空気に拡
散することのないよう、屋外または熱の再利用施設に導
入される構成を有するものである。
【0006】すなわち、本発明の目的は、特許請求の範
囲に記載されているように、送風機と該送風機を駆動す
るモータ及び前記送風機の空気吹出し側と連通する圧力
室からなる送風手段と、前記送風手段により加圧された
空気を清浄化する空気清浄手段を有してクリーンルーム
内上方に配置された空気浄化ユニットを備えた空気清浄
装置において、前記モータの少なくとも発熱部を覆う包
囲手段と、前記クリーンルームに供給された空気をその
下方から前記空気浄化ユニットの吸気口へ還流させるよ
うに形成された空気流路と、前記包囲手段内の空気を前
記空気流路外に排出する排出手段を備えたことを特徴と
する空気清浄装置によって達成される。
【0007】
【作用】モータの巻線部から発生する熱は、前記包囲手
段によってクリーンルームの空調された空気に拡散しな
いように隔絶され、一方、送風機によって加圧された空
気の一部は、前記包囲手段と前記圧力室を連通する連結
管によって前記包囲手段内に導かれる。また、モータか
らの発熱によって温度上昇した隔壁内の空気はモータ隔
壁から空気流路外へ連通する放熱手段、例えば熱交換器
を含む流路を経て放熱されたのち空気調和されるか、若
しくは、屋外へ通ずるモータ冷却流路を経て排気ダクト
によって屋外へ排出される。
【0008】
【実施例】本発明に係る空気清浄装置の一実施例を図面
と共に説明する。図1は本発明の第1実施例のクリーン
ルームの概要を示す断面図、図2は図1に示す実施例に
おける空気浄化ユニット7の拡大断面図、また、図3は
図1に示す実施例の送風機4及びモータ隔壁10内の断
面を示す拡大平面図(a)、同正面図(b)、同側面図
(c)である。図1において、送風機4によって加圧さ
れた空気は、圧力室14を通過しフィルタ6によって濾
過され清浄空気となり、天井面3から矢印Aの方向にク
リーンルーム17内に向けて吹出される。清浄空気は、
さらに進行してクリーンルーム17の下方に達し床面2
を通過し、矢印Bに沿って冷却コイル15、ヒータ16
を通過するに間に空気調和され、建屋の上方を経て循環
し空気浄化ユニット7内に再び戻って吸込まれる。請求
項1記載の空気清浄手段とは、例えば実施例のフィルタ
6に相当する。
【0009】ここで、図2に示す空気浄化ユニット7に
おいて、送風機4によって加圧された空気の一部を、圧
力室14から連結管19を経てモータ隔壁10内へ導入
させることにより、圧力室内14内と排気ダクト8内の
空気圧の差により、モータ5からの熱を受けて温度上昇
した空気は排気管11を通って排気ダクト8へ流入す
る。図1に示すように、排気ダクト8は熱交換器25に
連通しており、温度上昇した空気は熱交換器25によっ
て熱を奪われ、再び冷却コイル15、ヒータ16を介在
する空気調和流路を経由して空気浄化ユニット7まで帰
ってくる。請求項1記載の包囲手段とは、例えば、実施
例におけるモータ隔壁10に相当し、請求項2記載の排
出手段とは、例えば、実施例における排気管11、連結
管19、排気ダクト8、熱交換器25及び誘導ダクト9
に相当する。
【0010】クリーンルーム17内は新鮮空気の供給を
受けて、圧力は常時(+)側に保持され一部の空気は排
気口18から排出される。
【0011】図3において、モータ隔壁10は、モータ
5またはモータ巻線部を覆い、かつモータ隔壁10内部
は空気の流動によって構成される空気流が通過可能な空
間を有する。モータ隔壁10は、モータ5またはモータ
巻線部のような発熱部を覆うことによって圧力室14内
空間での熱の拡散を防止している。空気流はモータ5の
発熱部分に沿って流動するに容易な形状とし、要すれば
モータ5の内部に空気流を導入する隙間を設けることが
好ましい。また、モータ5にフィンを設けることは冷却
効果を高めるために有効である。
【0012】モータ隔壁10はモータ5のケーシングを
兼ねており、材質は鋼板、アルミニウム合金などの金属
製材料が用いられるが、モータ5の騒音を遮断しクリー
ンルーム17内の低騒音化を図るために、モータ隔壁1
0の内面に吸音材や弾性部材を貼着したりサンドイッチ
状に積層した制振鋼板と呼ばれる部材を用いれば、一層
大きい騒音防止と振動の低減効果をもたらすことができ
る。
【0013】排気管11及び排気ダクト8は、クリーン
ルーム17内への熱の流出を防止するに好適のように、
断熱材を用いて製作するか、あるいは金属材料の外周表
面に断熱材を巻き付けるなどの断熱手段を施すことが好
ましく、また、排気管11及び圧力室14とモータ隔壁
10内空間を連通するための連結管19は、モータ5ま
たは送風機4の振動が空気浄化ユニット7自体に伝達す
るのを防止するため、柔軟で防振性の大きい材質を使用
すれば一段と大きな効果が得られる。
【0014】排気管11、排気ダクト8が何らかが何ら
かの障害で塞がれた場合、モータ5は過度に発熱する恐
れがあるので、モータ5にはサーマルプロテクタなどの
機器を併設することが望ましい。そのほか、熱による温
度上昇を感知して開放して高温の空気を放散する簡易な
ダンパをモータ隔壁10に設けるなどの手段も有効であ
る。
【0015】図4は本発明の第2実施例のクリーンルー
ムの概要を示す断面図である。同図において、送風機4
によって加圧された空気は、圧力室14を通過しフィル
タ6によって濾過され清浄化されて矢印Aの方向に天井
面3からクリーンルーム17内に向けて吹き出される。
清浄空気はクリーンルーム17の下方に達し床面2を通
過し、矢印Bに沿って冷却コイル15、ヒータ16を通
過するに間に空気調和され、続いて建屋の上方を経て循
環し空気浄化ユニット7内に再び戻って吸込まれる。ク
リーンルーム17内は外気取入口20を介して新鮮空気
の供給を受け、常時(+)側に保持され一部の空気は排
気口18から排出される。
【0016】以上が本実施例の空調空気の流れである
が、この流れとは別系統で、モータ5からの排熱空気流
路を次のように形成する。すなわち、モータ排熱用空気
取入口24から取り入れられた外気は、モータ排熱用給
気ダクト22を通過し、流入管11aを経て各空気浄化
ユニット7のモータ隔壁10内へ流入する。ここでモー
タ5からの熱により温度上昇した空気は、流出管11b
を通過し排気ダクト23を経由したのち排気ファン12
を介して屋外へ排出される。本実施例では、モータ隔壁
10内は流入管11a、流出管11bとで構成されるモ
ータ冷却流路を介して屋外空気と連通しているが、クリ
ーンルーム17とは隔離されている。請求項3記載の
「モータ隔壁内から給気ダクトまたは排気ダクトにそれ
ぞれ連通する流路」とは、例えば、実施例の流入管11
a、流出管11bに相当する。
【0017】ここで、空気浄化ユニット7の条件を Q:処理風量=60m3/min=1m3/sec WM:送風機入力=500W モータ効率ηm=0.69 V1:送風機吹出部風速=10.8m/sec V2:フィルタ流入風速=0.4m/sec V3:フィルタ流出風速=0.4m/sec PS1:送風機吹出部静圧=16.5mmAq≒16.5kg/m2S2:フィルタ流入部静圧=10.5mmAq≒10.5kg/m2S3:フィルタ流出部静圧=0 γ:空気の比重=1.2kg/m3(1気圧、25℃) とするとき、上記実施例の空気浄化ユニット7における
各部の損失は次式によって計算される。
【0018】(1)モータ損失熱量Wmは Wm=WM×(1−ηm)=500×(1−0.69)=155(W) (2)空気浄化ユニット7の機内損失熱量WDは WD={(v1 2γ/2g+PS1)−(v2 2γ/2g+PS2)}×Q÷0.102 ={(10.82×1.2/2×9.8+16.5)− (0.42×1.2/2×9.8+10.5)}×1÷0.102 =129(W) (3)フィルタ通過損失Wfは Wf=(PS2−PS3)×Q÷0.102=10.5×1÷0.102 =103(W) (4)送風機損失WFは WF=WM−Wm−WD−Wf =500−155−129−103=113(W) 送風機入力WM=500Wは全て熱エネルギーに変換さ
れ、冷房負荷となるが本発明によれば、送風機入力エネ
ルギーの流れは図5に示す通りであり、 モータ損失/送風機入力=Wm/WM=155/500=
0.31=31(%) となり送風機入力の31%が排熱されることになるか
ら、この排熱相当分だけの省エネルギー化が可能となる
ものである。
【0019】
【発明の効果】本発明の実施により、簡易な建屋構造に
よって空気浄化ユニット内の送風機用モータから発生す
る熱を容易に、かつ効率的に屋外へ放熱することがで
き、空調装置に対する熱負荷を軽減し省エネルギー化と
低騒音化に効果的な空気清浄装置を低原価で提供するこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すクリーンルームの断
面図である。
【図2】本発明の図1の実施例の空気浄化ユニット断面
拡大図である。
【図3】図1の実施例の送風機及びモータ隔壁内の拡大
断面を示す平面図(a)、正面図(b)、側面図(c)
である。
【図4】本発明の第2実施例を示すクリーンルームの断
面図である。
【図5】送風機入力エネルギーの流れを説明する図であ
る。
【図6】クリーンルーム工場の冷房負荷構成の一例を示
す参考図である。
【符号の説明】
1…建屋 2…床面 3…天井面 4…送風機 5…モータ 6…フィルタ 7…空気浄化ユニット 8…排気ダクト 9…誘導ダクト 10…モータ隔壁 11…排気管 12…排気ファン 11a…流入管 11b…流出管 13…室外空間 14…圧力室 15…冷却コイル 16…ヒータ 17…クリーンルーム 18…排気口 19…連結管 20…外気取入口 21…外気用プレフィルタ 22…モータ排熱
用給気ダクト 23…排気ダクト 24…モータ排熱
用空気取入口 25…熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺野 正幸 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番1号 株式会社日立製作所 中条工場内 (72)発明者 本間 圭一 東京都千代田区神田駿河台四丁目3番地 日立テクノエンジニアリング株式会社 内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 3/16 F24F 7/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送風機と該送風機を駆動するモータ及び
    前記送風機の空気吹出し側と連通する圧力室からなる送
    風手段と、前記送風手段により加圧された空気を清浄化
    する空気清浄手段を有してクリーンルーム内上方に配置
    された空気浄化ユニットを備えた空気清浄装置におい
    て、 前記モータの少なくとも発熱部を覆う包囲手段と、 前記クリーンルームに供給された空気をその下方から前
    記空気浄化ユニットの吸気口へ還流させるように形成さ
    れた空気流路と、 前記包囲手段内の空気を前記空気流路外に排出する排出
    手段を備えたことを特徴とする空気清浄装置。
  2. 【請求項2】 前記包囲手段内の空気を前記空気流路外
    に排出する排出手段は、前記圧力室内の空気圧と前記空
    気流路外との差圧を利用する排出流路を備えたことを特
    徴とする請求項1記載の空気清浄装置。
  3. 【請求項3】 前記排出手段は、前記クリーンルーム外
    に通ずる給気ダクト及び排気ダクトと、前記包囲手段内
    から前記給気ダクトまたは排気ダクトにそれぞれ連通す
    る流路とを備えたことを特徴とする請求項1記載の空気
    清浄装置。
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