JP4825038B2 - 空気清浄機及びこれを用いたクリーンルーム - Google Patents

Description

本発明は、作業空間に対し清浄空気を供給する空気清浄機の構成に関する。

従来、空気清浄機は、例えば半導体ウエハや液晶パネルの製造を行うクリーンルーム中などに組み込まれて用いられる。
図５は、従来構成の空気清浄機を組み込んだ半導体ウエハ製造用のクリーンルームの構成例である。図５において、１はクリーンルーム、２は、クリーンルーム外壁、８ａ'、８ｂ'はそれぞれ空気清浄機、７ａは、作業空間形成部材６ａにより形成される作業空間、７ｂ_１は、作業空間形成部材６ｂにより形成される作業空間、７ｂ_２は、作業空間形成部材６ｂが空気清浄機８ｂ'を囲む空間、１０ａ、１０ｂはそれぞれ半導体ウエハ製造装置、８１ａ'は、空気清浄機８ａ'の空気吸込み部であるベルマウス、８２ａ'は、空気清浄機８ａ'のファン、８３ａ'は、空気清浄機８ａ'のフィルタ、８１ｂ'は、空気清浄機８ｂ'の空気吸込み部であるベルマウス、８２ｂ'は、空気清浄機８ｂ'のファン、８３ｂ'は、空気清浄機８ｂ'のフィルタ、９ａ〜９ｇはそれぞれ、天井用空気清浄機、Ａ_１〜Ａ_６は、空気清浄機８ａ'側における空気及びその流れ状態、Ｂ_１〜Ｂ_６は、空気清浄機８ｂ'側における空気及びその流れ状態である。
空気清浄機８ａ'は、ファン８２ａ'の回転平面が平板状のフィルタ８３ａ'と略平行な状態にされ、同様に、空気清浄機８ｂ'は、ファン８２ｂ'の回転平面が平板状のフィルタ８３ｂ'と略平行な状態にされている。

上記構成において、空気清浄機８ａ'側においては、天井用空気清浄機９ａ〜９ｇから出た空気Ａ_１は、ベルマウス８１ａ'から吸込まれてファン８２ａ'の部分を通過し、フィルタ８３ａ'で塵埃等を除去され、清浄空気Ａ_２として作業空間７ａに供給される。作業空間７ａ内では、清浄空気Ａ_２は、半導体ウエハ製造装置１０ａの部分を流動して床部４ａを通り抜け、空気Ａ_３、Ａ_４として空間３２内を流動し、さらに、製造室４の外部空間３３、３１を空気Ａ_５、Ａ_６として流動して天井用空気清浄機９ａ〜９ｇに吸込まれる。また、空気清浄機８ｂ'側においては、天井用空気清浄機９ａ〜９ｇから出た空気Ｂ_１は、筐体６ｂで形成された空間７ｂ_２内に空気清浄機８ｂ'の側面方向（Ｘ軸方向）から流入し、その後、ベルマウス８１ｂ'から空気清浄機８ｂ'内に吸込まれる。吸込まれた空気は、ファン８２ｂ'の部分を通過し、フィルタ８３ｂ'で塵埃等を除去され、清浄空気Ｂ_２として作業空間７ｂ_１に供給される。作業空間７ｂ_１内では、清浄空気Ｂ_２は、半導体ウエハ製造装置１０ｂの部分を流動して床部４ａを通り抜け、空気Ｂ_３、Ｂ_４として空間３２内を流動し、さらに、製造室４の外部空間３４、３１を空気Ｂ_５、Ｂ_６として流動して天井用空気清浄機９ａ〜９ｇに吸込まれる。

また、本発明に関連した従来技術であって、特許文献に記載されたものとしては、例えば、特開２００３−１７３７６号公報（特許文献１）や特開平１１−３７５２５号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開２００３−１７３７６号公報には、半導体製造装置として、その局所クリーンルーム内に、高性能フィルタから供給される清浄空気の流下速度を、製造装置側や半導体ウエハ収納容器側において他の部分よりも高速となる高速気流生成装置を設けるとした構成が記載され、また、特開平１１−３７５２５号公報には、空気清浄装置として、省電力化、低騒音化、薄型化、軽量化などを図るために、遠心ファンの下流側のバッフル板の一部に切り欠き部を設け、該切り欠き部に、ファンからの旋回流を止める舌部を配し、該舌部と該切り欠き部とにより、上記旋回流をフィルタ側にスムースに転向させるとした構成が記載されている。

特開２００３−１７３７６号公報 特開平１１−３７５２５号公報

近年、半導体ウエハや液晶パネルなど被製造物の大型化に対応するために、作業空間の寸法が増大化される傾向にある。しかも、該作業空間の拡大は、製造装置のコンパクト化の理由などから床面積は増大させずに、高さ方向に寸法を増大させることで対応する場合が多い。例えば図５の構成において、空気清浄機８ａ'側で作業空間７ａが高さ方向（Ｚ方向）に寸法Ｈ_２を増大された場合には、該空気清浄機８ａ'が、天井用空気清浄機９ａ〜９ｇのうち該空気清浄機８ａ'の直上に位置するもの（図５では天井用空気清浄機９ｂ、９ｃ）との距離Ｈ_１が縮小して互いに近接した状態となり、ベルマウス８１ａ'の周囲の空間の大きさが縮小化される。ベルマウス８１ａ'の周囲の空間が縮小化されると、ベルマウス８１ａ'からの空気清浄機８ａ'内への空気の吸込み抵抗が増大し、ファン８２ａ'の回転駆動用電力が増大したり、ベルマウス８１ａ'から吸込まれる空気の量が減少したりして、空気特に清浄空気Ａ_２の送風効率が低下する。ベルマウス８１ａ'部分で吸込まれる空気の流動に基づく騒音も増大し易い。また、空気清浄機８ｂ'側において作業空間７ｂ_１が高さ方向（Ｚ方向）の寸法を増大され、空間７ｂ_２の高さ方向（Ｚ方向）寸法が縮小化された場合には、ベルマウス８１ｂ'の周囲の空間の大きさが縮小化される。ベルマウス８１ｂ'の周囲の空間が縮小化されると、ベルマウス８１ｂ'からの空気清浄機８ｂ'内への空気の流れの抵抗（吸込み抵抗）が増大し、ファン８２ｂ'の回転駆動用電力が増大したり、ベルマウス８１ｂ'から吸込まれる空気の量が減少したりして、空気特に清浄空気Ｂ_２の送風効率が低下したり、流れの乱れが増大したりする。ベルマウス８１ｂ'部分での空気流動に基づく騒音も増大し易い。
また、上記特開２００３−１７３７６号公報や上記特開平１１−３７５２５号公報に記載された技術においても、ファンの空気吸込み部の周囲の空間の大きさが小さくなった場合には、上記空気清浄機８ａ'や上記空気清浄機８ｂ'の場合と同様の状態になると予想される。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、空気清浄機として、コンパクトな構成下で、空気の吸込み抵抗を低減させ、ファンの送風効率の改善と低騒音化を図れるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、小型・高性能で汎用性の高い空気清浄機を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、ファンで吸込んだ空気をフィルタで清浄化し作業空間に供給する空気清浄機として、該ファンを覆う筐体または筐体内の仕切り板のファン取付け面を、該フィルタの空気通過方向軸に対して直交するフィルタ平面に対し傾斜させた構成とする。ファンは、また、そのファン回転平面が、上記フィルタ平面に対しては傾斜し、上記ファン取付け面に対しては略平行にされた構成とする。

本発明によれば、空気清浄機において、コンパクトな構成下で、ファンの送風効率の改善と低騒音化を図ることができる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の第１の実施例としての空気清浄機の構成例図、図２は、本発明の第２の実施例としての空気清浄機の構成例図、図３は、本発明の第３の実施例としての空気清浄機の構成例図、図４は、本発明の第４の実施例としての空気清浄機の構成例図である。
以下、図面で用いる構成要素の符号や座標軸は全図について共通のものを用いるとする。

図１に示す第１の実施例は、空気清浄機のファンを、その回転平面が、フィルタの平面に対し傾斜した筐体の平面に略平行になるように取付けた場合の例である。
図１において、８_−１は空気清浄機、８１は、空気清浄機８_−１のファンの空気吸込み部を形成するベルマウス、８２はファン、８４は、ファン８２を回転駆動するモータ、８３は、空気清浄機８_−１内で空気を清浄化する平板状のフィルタ、８３１は、フィルタ８３内のジグザグ状に折り曲げられて成る濾材、８０は、ファン８２やモータ８４を覆いかつ支持する筐体である。また、Ｃ_１は、ベルマウス８１に向けて流れる空気またはその流れ状態、Ｃ_２は、フィルタ８３から出た空気またはその流れ状態を示す。筐体８０は、フィルタ８３の平面（ＸＹ平面）に対し、ファン８２やモータ８４が取り付けられた平面（ファン取付け面１０１）を角θ傾斜させてある。角θとしては、例えば１５〜２０°とする。ファン８２は、かかる取付け姿勢により、その回転平面（回転軸cに直角な平面）は、フィルタ８３の平面（ＸＹ平面）に対しては角θだけ傾斜し、筐体８０のファン取付け面１０１に対しては略平行となっている。フィルタ８３の平面（ＸＹ平面）に対し、筐体８０のファン取付け面１０１を角θ傾斜させることで、ベルマウス８１の周囲の空間２０１の大きさを増大させる。該空間２０１の大きさが増大すると、空気Ｃ_１の流路の断面積が増大するとともに、ベルマウス８１に対する空気Ｃ_１の流入角がファン８２の回転軸の方向に増大する。これにより、空気清浄機８_−１の空気の吸込み空間が増大し、特にファン８２への空気の吸込み抵抗が低減する。空気の吸込み空間の増大化及び吸込み抵抗の低減化は、ファン８２の送風効率を向上させ、空気流動に起因した騒音を低減させる。
上記第１の実施例の構成によれば、空気清浄機８_−１において、簡易かつコンパクトな構成下で、ファンの送風効率の向上、騒音の低減化を図ることができる。

図２は、本発明の第２の実施例としての空気清浄機の構成例図である。
図２において、８_−２は空気清浄機、８３'は、空気清浄機８_−２内で空気を清浄化する平板状のフィルタ、８３２は、フィルタ８３'内に設けられジグザグ状に折り曲げられて成る濾材である。また、Ｃ_１'は、ベルマウス８１に向けて流れる空気またはその流れ状態、Ｃ_２'は、フィルタ８３から出た空気またはその流れ状態を示す。他の符号及び構成は、図１に示す第１の実施例の場合と同じである。

本第２の実施例は、上記第１の実施例とは、フィルタの構成が異なっている。すなわち、フィルタ８３'内の濾材８３２の構造が、第１の実施例におけるフィルタ８３内の濾材８３１の構造とは異なり、該濾材８３２は、折り曲げ部ｐ、ｑ間の距離ｈが、ファン８２の回転平面（回転軸cに直角な平面）の傾斜方向すなわちファン取付け面１０１の傾斜方向に対して変化するようにした構成とされている。濾材８３２のかかる構成は、該濾材８３２を通過する空気の流動抵抗をＸ軸方向位置に対応して変化させ、フィルタ８３'から出た空気Ｃ_２'の流速分布がＸ軸方向の各位置で略一様となるようにする。筐体８０のファン取付け面１０１を傾斜させることで、ファン８２の回転平面を、フィルタ８３の平面（ＸＹ平面）に対しては角θだけ傾斜させている構成は、上記第１の実施例の場合と同じである。角θとしては、やはり、例えば１５〜２０°とする。
上記第２の実施例の構成によっても、上記第１の実施例の場合と同様、空気清浄機８_−２において、簡易かつコンパクトな構成下で、ファンの送風効率の向上、騒音の低減化を図ることができる。特に、本第２の実施例では、フィルタ８３'から出た空気Ｃ_２'の流速分布をＸ軸方向の各位置で略一様にすることができ、作業空間内の空気の流れの状態を略均一にすることができる。

図３は、本発明の第３の実施例としての空気清浄機の構成例図である。本第３の実施例は、空気清浄機のファンを、その回転平面が、フィルタの平面に対し傾斜した仕切り板の平面に略平行になるように取付けた場合の例である。
図３において、８_−３は空気清浄機、８０'は筐体、１１は、筐体８０'内に設けた仕切り板、１６は、筐体８０'の空気吸込み部、８２ａ、８２ｂはファンである。また、Ｄ_１は、筐体８０'に流入する直前の空気またはその流れ状態、Ｄ_２は、筐体８０'内で空気吸込み部１６から出た空気またはその流れ状態、Ｄ_３は、筐体８０'内でファン８２ａ、８２ｂから出た空気またはその流れ状態、Ｄ_４は、フィルタ８３から出た空気またはその流れ状態を示す。他の符号は、図１に示す第１の実施例の場合と同様である。

仕切り板１１は、平板状のフィルタ８３の平面（ＸＹ平面）に対し角θ'傾斜した状態で筐体８０'内に設けられている。ファン８２ａ、８２ｂはそれぞれ、その回転平面（回転軸cに直角な平面）を、仕切り板１１の平面に略平行になるように取付けられている。従って、ファン８２ａ、８２ｂはそれぞれ、その回転平面が、フィルタ８３の平面に対しては角θ'傾斜した状態とされる。このように、仕切り板１１により、ファン８２ａ、８２ｂの回転平面を、フィルタ８３の平面（ＸＹ平面）に対し角θ'傾斜させることで、筐体８０'内でファン８２ａ、８２ｂそれぞれの空気吸込み部の周囲の空間２０２の大きさが増大する。該空間２０２の大きさが増大すると、空気Ｄ_２の流路の断面積が増大するとともに、ファン８２ａ、８２ｂそれぞれに対する空気Ｄ_２の流入角が増大する。これにより、空気清浄機８_−３の空気の吸込み空間が増大し、空気の吸込み抵抗が低減する。空気の吸込み空間の増大化及び吸込み抵抗の低減化は、ファン８２ａ、８２ｂそれぞれにおける送風効率を向上させ、空気流動に起因した騒音を低減させる。上記角θ'は、例えば１５〜２０°とする。
上記第３の実施例の構成によっても、空気清浄機８_−３において、簡易かつコンパクトな構成下で、ファンの送風効率の向上及び騒音の低減化を図ることができる。

図４は、本発明の第４の実施例としての空気清浄機の構成例図である。
図４において、８_−４は空気清浄機、８３'は、空気清浄機８_−４内で空気を清浄化する平板状のフィルタ、８３２は、フィルタ８３'内に設けられジグザグ状に折り曲げられて成る濾材である。また、また、Ｄ_１'は、筐体８０'に流入する直前の空気またはその流れ状態、Ｄ_２'は、筐体８０'内で空気吸込み部１６から出た空気またはその流れ状態、Ｄ_３'は、筐体８０'内でファン８２ａから出た空気またはその流れ状態、Ｄ_４'は、フィルタ８３'から出た空気またはその流れ状態を示す。他の符号及び構成は、上記図３に示す第３の実施例の場合と同じである。

本第４の実施例は、上記第３の実施例とは、フィルタ８３'の構成がフィルタ８３の構成と異なる。すなわち、本フィルタ８３'内の濾材８３２の構造が、フィルタ８３内の濾材８３１の構造とは異なり、濾材８３２は、折り曲げ部ｐ、ｑ間の距離ｈが、ファン８２の回転平面（回転軸cに直角な平面）の傾斜方向すなわち仕切り板１１の傾斜方向に対して次第に変化するようにした構成とされている。濾材８３２のかかる構成は、該濾材８３２を通過する空気の流動抵抗をＸ軸方向位置に対応して変化させ、フィルタ８３'から出た空気Ｄ_４'の流速分布がＸ軸方向の各位置で略一様となるようにする。筐体８０'内で仕切り板１１を傾斜させることで、ファン８２の回転平面を、フィルタ８３'の平面（ＸＹ平面）に対し角θ'だけ傾斜させている構成は、上記第３の実施例の場合と同じである。角θ'は、やはり、例えば１５〜２０°とする。
上記第４の実施例の構成によっても、上記第３の実施例の場合と同様、空気清浄機８_−４において、簡易かつコンパクトな構成下で、ファンの送風効率の向上、騒音の低減化を図ることができる。特に、本第４の実施例では、フィルタ８３'から出た空気Ｄ_４'の流速分布をＸ軸方向の各位置で略一様にすることができ、流れ状態が略均一な清浄空気内での作業が可能となる。

上記第１〜第４の実施例のいずれかの空気清浄機を用いてクリーンルームを構成する場合は、該クリーンルームとして、該空気清浄機から作業空間に清浄空気を供給するとともに、該作業空間と該空気清浄機との間で空気を循環させる構成とする。

本発明の第１の実施例の空気清浄機の構成例図である。 本発明の第２の実施例の空気清浄機の構成例図である。 本発明の第３の実施例の空気清浄機の構成例図である。 本発明の第４の実施例の空気清浄機の構成例図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１１…仕切り板、
８_−１〜８ _−４ …空気清浄機、
８０、８０'…筐体、
８１…ベルマウス、
８２、８２ａ、８２ｂ…ファン、
８３、８３'…フィルタ、
８３１、８３２…濾材、
８４…モータ。

Claims (4)

1. 吸込んだ空気を清浄化し作業空間に供給する空気清浄機であって、
   回転により空気吸込み部から空気を吸込みかつ該吸込んだ空気を上記作業空間側に送り出すファンと、
   上記ファンから出た空気を、上記作業空間側に送り出される前に清浄化するフィルタと、
   上記ファンを覆いかつ支持する筐体または上記ファンを覆う筐体内に設けられた仕切り板であって、上記フィルタの空気流入側面に対向する平面に該ファンが取付けられ、該ファン取付け面を、上記フィルタの空気通過方向軸に対して直交するフィルタ平面に対し傾斜させた筐体または仕切り板と、
   を備え、
   上記部材のファン取付け面を上記フィルタ平面に対し傾斜させることで、上記ファンの空気吸込み部の周囲の空間の大きさを増大させ該ファンへの空気の吸込み抵抗を減らす構成としたことを特徴とする空気清浄機。
2. 上記ファンは、そのファン回転平面が上記フィルタ平面に対して傾斜し、
   上記フィルタは、ジグザグ状に折り曲げられた濾材を備え、該濾材の折り曲げ部間の距離が、上記ファン回転平面の傾斜方向に対し変化した構成である請求項１に記載の空気清浄機。
3. 上記ファンは、上記ファン回転平面が、上記筐体または上記仕切り板のファン取付け面に対し略平行にされ、かつ、その回転軸が、該ファン取付け面の傾斜方向の中心位置よりも、該ファン取付け面と上記フィルタ平面との間の距離が増大する側にずれて配された構成である請求項２に記載の空気清浄機。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の空気清浄機を備え、作業空間に清浄空気を供給するとともに、該作業空間と該空気清浄機との間で空気を循環させる構成としたことを特徴とするクリーンルーム。

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