JP5826669B2

JP5826669B2 - 空気清浄機

Info

Publication number: JP5826669B2
Application number: JP2012036498A
Authority: JP
Inventors: 東彦安達; 徳永　太一; 太一徳永; 直道工藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2013170795A

Description

本発明は、半導体、液晶、マイクロマシンの製造工場、また、医薬品、化粧品の製造所など清浄空気を必要とするクリーンルームで使用されているファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵと呼称する）などの空気清浄機に関する。

従来、ＦＦＵなどの空気清浄機は、半導体ウエハや液晶パネルなどの製造を行うクリーンルームの天井部やクリーンルーム内の製造装置で、より清浄空気を必要とする装置用ＦＦＵに用いられる。

図９は、従来のＦＦＵの空気清浄機を設置した半導体ウエハ製造用クリーンルームの構成例を示す。
図９において、１はクリーンルーム、２はクリーンルームの外壁、３は製造室４の外部空間、５は装置用ＦＦＵから吹き出された清浄空気の空間で製造する製造装置室、６は製造装置室内、４ａは床部、１１は半導体ウエハ製造装置、７は半導体ウエハ製造装置のための制御装置である。３０はＦＦＵで、製造室４の天井部及び製造室４内の装置用ＦＦＵとして設置され、１０はファン、５０はフィルタで、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタで構成される。

図９のクリーンルーム１の構成における動作について説明する。
製造室４の天井部に設置されたＦＦＵ３０が動作すると、外部空間３の空気がＦＦＵ３０に取り込まれ、フィルタ５０を介して製造室４内に清浄空気が送り込まれる。
また、製造室４内では、半導体ウエハ製造においてさらにクリーン度が要求されるため装置用ＦＦＵを用いた製造装置５内で製造する。
すなわち、製造室４内の空気を装置用ＦＦＵ３０のファン１０を動作させ、フィルタ５０を通過させ、よりクリーン度を向上させた清浄空気を製造装置室内６へ送り、半導体ウエハ製造装置１１を駆動し、製造する。

また、製造室４及び製造装置室内６の空気は、床部４ａを通過してクリーンルーム１の壁面の外部空間３を通路して上昇し、天井部のＦＦＵに取り込まれ、循環するシステム構成である。
図９に示すように、ＦＦＵは、クリーンルーム１の製造室４の天井部や製造装置用として設置されている。
特に、製造装置用として用いる装置用ＦＦＵは、ファン１０を回転するモータの発熱が清浄空気の温度を上昇させ、温度上昇した清浄空気が製造装置室内に送り込まれ、半導体ウエハの製造に影響を及ぼすという問題を生じていた。

次に、従来のＦＦＵである空気清浄機について図７を用いて説明する。
図７は従来のＦＦＵの構成を示し、図７（ａ）は外観斜視図、図７（ｂ）は図７(ａ)に示したＡ−Ａ断面図、図７（ｃ）は図７(a)に示したＢ−Ｂ断面図を示す。
図７(ｂ)、（ｃ）において、３０はＦＦＵ、１０はファン、２０はファン１０を回転駆動するモータ、４０はファン１０の空気吸込み部を形成するベルマウス、５０はフィルタでＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタで形成され、７０はモータを固定するモータベースである。
８０はベルマウスより吸い込まれる流入空気で、８５はフィルタ５０より吹き出される清浄空気を示す。
図７の従来のＦＦＵの構成は、回転するファン１０によりベルマウス４０より流入空気８０が吸い込まれ、回転しているモータ２０の周囲の空気は、モータの発熱により温度が上昇し、フィルタ５０を通過し、清浄空気８５として製造室内に送り出される。
この温度上昇した清浄空気が製造している半導体ウエハなどに悪影響を及ぼしていた。

次に、このＦＦＵのモータの発熱による清浄空気の温度上昇を抑制する従来の方法として、図８にその構成を示す。
図８は、図７（ｂ）に示した構成と同じで、異なる点はモータベース７０とフィルタ５０の間に冷水コイル１１０を設置した点である。
この図８の構成において、モータ２０の発熱により温度上昇した空気を、冷水コイル１１０に冷水を通すことで冷却し温度上昇を抑制することができる。
しかし、このような冷却装置を設けた構成は、冷水の配管を設置するなどの設備が必要となり、水漏れのリスクもある。
また、冷却装置が空気の流れる経路にあるため流れの抵抗となり、ファン１０の駆動電力が増大する恐れもあった。
また、特許文献１（特開２００８-２８６４９６号公報）には、ファンフィルタユニットに内蔵されているモータの発熱を除去し、清浄空気に対し温度影響を与えないようにするため、箱型形状のチャンバに吸い込み部を有し、ファンとモータからなるファンユニットをチャンバに内蔵し、その下方にフィルタを取り付けたファンフィルタユニットにおいて、モータの負荷側ハウジングと、反負荷側ハウジングには複数の風穴が設けられたおり、反負荷側ハウジングはモータサポートに取り付けた冷却用カバーで覆い、冷却用カバーの内部には送風装置を設け、送風装置の吐出部には空気排気用ポートとチャンバの外部へ冷却用空気（排気）を導く導管を接続することが記載されている。

上記の特許文献１の構成は、図８と同じように空気の流れる経路に対し送風装置や導管を設置するため抵抗となり、設備が複雑になる問題があった。

特開２００８−２８６４９６号公報

ＦＦＵなどの空気清浄機、空気清浄装置は、前述のように半導体ウエハや液晶パネル等の製造を行うクリーンルームの天井部及び半導体ウエハや液晶パネル等の製造装置に用いられる。

ところで、クリーンルームの天井部や半導体ウエハ及び液晶パネル等製造装置に設置される空気清浄機において空気清浄機から供給された清浄空気の温度が空気清浄機内のモータの発熱によりベルマウスから吸込まれた空気の温度より高くなることが一般的である。しかし、半導体ウエハ及び液晶パネル製造装置において、半導体ウエハや液晶パネルが受ける熱による悪影響を防止するために、空気清浄機のモータの発熱による空気清浄機が供給する清浄空気の温度上昇を抑制することを望まれる。

このモータの発熱による空気清浄機が供給する清浄空気の温度上昇を抑制する場合、例えば、上記の図８に示す構成のようにモータベース７０とフィルタ５０の間に冷水コイル１１０等の冷却装置を設け、モータ３０の発熱により温度上昇した空気を冷却する等の方法がある。しかし、このような冷却装置を設けたシステムでは冷水の配管作業が必要になり、また水漏れのリスクもある。

また、冷却装置が空気の流れる経路にあるため、抵抗となり、ファンの駆動用電力が増大する。
また、特許文献１は、上記した構成によりファン２で流入した空気をモータハウジングの風穴より取り込んでモータを冷却した後、下側のモータハウジングの下方に設けた送風装置で導管を介してＦＦＵの外へ排気する構成であるため、図８と同様に送風装置や導管などを設ける必要があるため、構造が複雑となり、空気の流れに対して抵抗となる。

本発明の目的は、ＦＦＵなどの空気清浄機のモータの発熱による清浄空気の温度上昇を抑え、半導体ウエハなどの製造への悪影響を及ぼさない構成の空気清浄機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、空気を吸い込むファンと、該ファンを回転駆動するモータと、該モータを固定するモータベースと、該モータベースを支持するケースと、前記ファンからの空気を清浄化するフィルタと、を備え、前記フィルタを通して清浄化された空気を供給する空気清浄機において、前記モータをカバーするモータカバーに、前記ファンによって吸い込まれた空気の一部が流入する複数の孔を設け、前記モータカバーを固定する前記モータベースの上面に、前記モータカバー内の空気が流入する孔を設け、前記モータベースを中空の直方体形状とし、その側面にモータベース内の空気を排気する孔を設けたことを特徴とする。

また、上記の空気清浄機において、前記モータベースの外側を断熱材で覆ったことを特徴とする。

また、上記の空気清浄機において、前記ファンの下側に、中央部が下方を向くように傾斜した風向板を長手方向に２箇所対称となるように配置したことを特徴とする。

さらに、空気を吸い込むファンと、該ファンを回転駆動するモータと、該モータを固定するモータベースと、該モータベースを支持するケースと、前記ファンからの空気を清浄化するフィルタと、を備え、前記フィルタを通して清浄化された空気を供給する空気清浄機において、前記モータを固定したモータケースに、前記ファンによって吸い込まれた空気の一部が流入する孔を設け、前記モータケースを固定する前記モータベースの上面に、前記モータケース内の空気が流入する孔を設け、前記モータベースを中空の直方体形状とし、その側面にモータベース内の空気を排気する孔を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、空気清浄機において、モータカバー内に空気が流入し、モータを冷却し、温度が上昇した空気はモータベースを通り外部へ排気されるため、空気清浄機から供給される清浄空気がモータの発熱による温度上昇を抑制すると共に冷却装置等を設ける必要がなくなる。
また、本発明によれば冷却装置等を設ける必要がないため、空気の経路に抵抗がなくなりファン送風効率を向上することができる。
また、本発明によれば、モータカバー内に流入する空気によりモータの発熱を冷却する効果が得られる。

本発明のＦＦＵの外観斜視図とＡ−Ａ断面図を示す。本発明の外観の分解斜視図を示す。第２の実施の形態のＦＦＵの断面図を示す。第３の実施の形態の平面図、正面断面図及び側面断面図を示す。第４の実施の形態のＦＦＵの断面図を示す。第５の実施の形態のＦＦＵの平面図、正面断面図及び側面断面図を示す。従来のＦＦＵの外観斜視図及び断面図を示す。従来に別の実施例に断面図を示す。従来の半導体ウエハ製造装置のクリーンルームの断面図を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明のＦＦＵの外観斜視図とＡ−Ａ断面図である。
図１において、３０はＦＦＵ本体、１０はファン、２０はファン１０を回転駆動するモータ、３１はＦＦＵケース、４０はファン１０の空気吸込み部を形成するベルマウス、５０は空気を清浄化するフィルタで、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどである。６０はモータ２０を囲むモータカバー、７０はモータ固定用のモータベース、８０はベルマウス４０より吸い込まれる空気を示し、８５はフィルタ５０より吹き出される清浄空気で、その方向を示す。
９０はＦＦＵケース３１の側面に設けた孔１２０より排気される空気である。

図１（ｂ）のように、モータカバー６０には複数の孔６５を設け、またモータカバー６０を設置したモータベース７０にも孔７５を設ける。さらに、モータベース７０の孔７５につながるＦＦＵケース３１の側面に孔１２０を設ける。

次に、図１（ｂ）において、ＦＦＵの動作について説明する。
先ず、ファン１０がモータ２０により回転駆動すると、流入空気８０がベルマウス４０より吸い込まれる。ファン１０によって吸い込まれた空気は、フィルタ５０を通過し、清浄空気としてフィルタ５０から吹き出される。また、ファン１０によって吸い込まれた空気の一部は、モータカバー６０外が陽圧、モータカバー６０内が陰圧となり、モータカバー６０に設けられた孔６５よりモータカバー６０内に流入する。そして、モータ２０の周囲を流れ、モータ２０を冷却する。モータカバー６０内のモータ２０の発熱で温度が上昇した空気は、モータカバー６０の範囲内に設けられたモータベース７０のモータ取り付け面の孔７５より吹き出される。
モータベース７０のモータ取り付け面の孔７５より吹き出された温度が上昇した空気９０は、中空の箱型形状の中を流れ、ＦＦＵケース３１の側面に設けた孔１２０よりＦＦＵ外へ排気される。
このような構成により、モータ２０の周囲の温度が上昇した空気は、フィルタ５０からは吹き出されることはなく、ＦＦＵ外へ排気され、製造されている半導体ウエハなどに悪影響を及ぼすことはない。

次に、本発明のＦＦＵの内部構成について説明する。
図２において、図２（ａ）は図１（ａ）に示した外観図を分解した分解斜視図で、図２（ｂ）はファンとモータ及びモータベースを組み立てた状態の斜視図である。
図２（ａ）において、モータカバー６０は中空の立方体又は直方体の形状とし、空気が通過する孔６５をモータベース７０に設置する面に以外に複数個設ける。ここで、モータカバー６０の形状を中空の立方体又は直方体にしているが、中空の円柱形状でも良い。
また、モータベース７０にモータ２０及びモータカバー６０を設置、固定し、モータカバー６０の範囲内にモータベース７０の上面に孔７５を複数個設ける。
モータベース７０は、中空で高さの低い直方体形状とし、両側面に孔１２０を設け、温度が上昇した空気をＦＦＵ外へ排気する。
ＦＦＵケース３１にもモータベース７０の側面の孔１２０に対応する箇所に孔１２５を設けている。
ファン１０は、一般にターボファンなどを用い、モータ２０はＤＣブラシレスモータなどを用いている。
上記の構成により、空気清浄機が供給する清浄空気のモータ２０の発熱による空気の温度上昇を抑制し、半導体ウエハや液晶パネルが受ける熱による影響を防止することができる。
また、冷却装置等を設置する必要がないため空気の流れる経路に抵抗がなくなり、ファン１０の送風効率を向上することができる。

（実施例２）
次に、本発明の第２の実施の形態について図３を用いて説明する。
図３は、実施例２を示す図で、実施例１の図１（ｂ）の構成と異なる所はモータベース７１である。
すなわち、実施例２では中空で高さの低い直方体形状のモータベース７１の外側に断熱材１３０を覆う構成とした点である。

図３のＦＦＵにおいて、１３０は断熱材で、他の符号及び構成は図１（ｂ）に示す実施例と同じであり、この断熱材１３０が異なる点である。
図３において、ファン１０がモータ２０により回転駆動すると、流入空気８０がベルマウス４０より吸い込まれ、吸い込まれた空気は大半がフィルタ５０を介して清浄空気８５として吹き出され、また吸い込まれた空気の一部はモータカバー６０に設けられた孔６５より内部に流入し、モータ２０の周囲を流れ、冷却する。
モータ２０を冷却し温度が上昇した空気は、モータベース７１の孔７５を通過し、モータベース７１の空間を通り側面の孔１２０よりＦＦＵの外へ排気される。
そして、モータベース７１の外側を断熱材１３０で覆うことにより、モータ２０で発生した熱により温度上昇した空気がモータベース７０を通過するとき、モータベース７１の温度が上昇しても断熱材１３０により断熱されてフィルタ５０に流入する空気の温度に影響を及ぼさない。
従って、実施例２の構成は、モータベース７１からの熱の影響が清浄空気に及ぼさない効果がある。

（実施例３）
次に、本発明の第３の実施の形態について図４を用いて説明する。
図４は実施例３を示す図で、図４（ａ）は本発明のＦＦＵの平面図、図４（ｂ）は正面断面図、図４（ｃ）は側面断面図である。
図４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）において、１００は風向板で、他の符号及び構成は図１（ｂ）に示す実施例１と同じであり、この風向板１００を設けた点が実施例１とは異なる。
すなわち図４（ｂ）、（ｃ）において、ファン１０がモータ２０により回転駆動すると、流入空気８０がベルマウス４０より吸い込まれ、吸い込まれた空気は大半がフィルタ５０を介して清浄空気８５として吹き出され、また吸い込まれた空気の一部はモータカバー６０に設けられた孔６５より内部に流入し、モータ２０の周囲を流れ、冷却する。モータ２０を冷却し温度が上昇した空気は、モータベース７１の空間を通過し、側面の孔１２０よりＦＦＵの外へ排気される。

図４（ａ）及び図４（ｂ）において、風向板１００を、ＦＦＵの長手方向で、ファン１０及びモータ２０を設置している箇所より少し離してそれぞれ１枚対称となるように配置し、中央部側が下を向くように傾斜を付けて設置する。
また、一般的なＦＦＵの大きさは長手方向が１２２０ｍｍ、幅方向が６１０ｍであり、風向板１００の大きさは長手方向が約３００ｍｍ、幅方向が約２００ｍｍくらいである。
また、風向板１００の傾斜角は１０〜２０°としており、この角度はモータ２０の高さ位置により変化する。
傾斜した風向板１００の中央部の高さ位置は、モータカバー６０の高さ位置において、モータベースの位置〜モータカバーの中央くらいの位置にすると、風向板１００の上側に沿って流れる空気がモータカバー６０の孔６５に流入し易くなり、モータの冷却効果が向上する。
図４のモータカバー６０とモータベース７１は、図１（ｂ）の構成と同じである。
このように、流入された空気８０の一部をモータカバー６０に流れ易くするために風向板１００をモータカバー６０の側に傾斜して設置することにより、より一層空気がモータカバーに流入し、モータの発熱を抑制することができる。

（実施例４）
次に、本発明の第４の実施の形態について図５を用いて説明する。
図５において、図１（ｂ）の構成と異なる点は、モータカバー６０をなくし、モータケース２１に複数の孔２５を設けた点で、他の符号及び構成は、図１（ｂ）に示す実施例１と同じである。
図５のＦＦＵにおいて、ファン１０がモータケース２１内のモータにより回転駆動すると、流入空気８０がベルマウス４０より吸い込まれ、吸い込まれた空気は大半がフィルタ５０を介して清浄空気８５として吹き出され、また吸い込まれた空気の一部はモータケース２１に設けられた孔２５より内部に流入し、モータケース内２１のモータの周囲を流れ、冷却する。

モータを冷却し温度が上昇した空気は、モータベース７２の空間を通過し、側面の孔１２０よりＦＦＵの外へ排気される。
また、モータケース２１に設けた孔２５に対応するモータベース７２の位置に孔７５を設け、モータケース２１を通過した空気がモータを冷却し、モータベース７２に入り、側面の孔１２０より排気される構成とする。このように、モータケース２１の孔に空気が上方より流入し、下方より流出するように略垂直方向に連通した孔２５を設ける構成とし、モータの冷却を行い、冷却効果を高める。

（実施例５）
次に、本発明の第５の実施の形態について図６を用いて説明する。
図６において、図６（ａ）は実施例５の平面図、図６（ｂ）は正面断面図、図６（ｃ）は側面断面図を示す。
図６（ａ），（ｂ）において、１００は風向板で、２１はモータケースで、他の符号は図１（ｂ）と同じである。また、風向板１００は、実施例３で説明したものと同じで、モータケース２１は実施例４で説明したものと同じで、これらを組み合わせたものである。
図６（ｂ）、（ｃ）において、ファン１０がモータケース２１内のモータにより回転駆動すると、流入空気８０がベルマウス４０より吸い込まれ、吸い込まれた空気は大半がフィルタ５０を介して清浄空気８５として吹き出され、また吸い込まれた空気の一部はモータケース２１に設けられた孔２５より内部に流入し、モータケース２１内のモータの周囲を流れ、冷却する。
モータケース２１内のモータを冷却し温度が上昇した空気は、モータベース７１の空間を通過し、側面の孔１２０よりＦＦＵの外へ排気される。
このような構成において、風向板１００によりＦＦＵに流入した空気はモータケース２１に流れ込み易くなり、モータの冷却効果は向上する。

１‥クリーンルーム２‥クリーンルーム外壁
３‥製造室の外部空間４‥製造室
５‥製造装置室６‥製造装置室内
７‥製造装置用制御装置４ａ‥床部
１０‥ファン２０‥モータ
２１‥モータケース２５‥モータケースの孔
３０‥ＦＦＵ３１‥ＦＦＵケース
４０‥ベルマウス５０‥フィルタ
６０‥モータカバー６５‥モータカバーの孔
７０，７１，７２‥モータベース７５‥モータベース上面の孔
８０‥流入空気８５‥清浄空気
１００‥風向板１１０‥冷水コイル
１２０‥モータベース側面の孔１２５‥ＦＦＵケースの孔
１３０‥断熱材

Claims

空気を吸い込むファンと、該ファンを回転駆動するモータと、該モータを固定するモータベースと、該モータベースを支持するケースと、前記ファンからの空気を清浄化するフィルタと、を備え、前記フィルタを通して清浄化された空気を供給する空気清浄機において、
前記モータをカバーするモータカバーに、前記ファンによって吸い込まれた空気の一部が流入する複数の孔を設け、
前記モータカバーを固定する前記モータベースの上面に、前記モータカバー内の空気が流入する孔を設け、
前記モータベースを中空の直方体形状とし、その側面にモータベース内の空気を排気する孔を設けたことを特徴とする空気清浄機。
請求項１記載の空気清浄機において、
前記モータベースの外側を断熱材で覆ったことを特徴とする空気清浄機。
請求項１または請求項２記載の空気清浄機において、
前記ファンの下側に、中央部が下方を向くように傾斜した風向板を長手方向に２箇所対称となるように配置したことを特徴とする空気清浄機。
空気を吸い込むファンと、該ファンを回転駆動するモータと、該モータを固定するモータベースと、該モータベースを支持するケースと、前記ファンからの空気を清浄化するフィルタと、を備え、前記フィルタを通して清浄化された空気を供給する空気清浄機において、
前記モータを固定したモータケースに、前記ファンによって吸い込まれた空気の一部が流入する孔を設け、
前記モータケースを固定する前記モータベースの上面に、前記モータケース内の空気が流入する孔を設け、
前記モータベースを中空の直方体形状とし、その側面にモータベース内の空気を排気する孔を設けたことを特徴とする空気清浄機。