JP6027835B2 - 空気清浄機 - Google Patents
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Description
図13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。
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。
特に、製造装置用として用いる装置用FFUは、フィルタから吹き出された清浄空気の風速分布が均一で無い場合、製造装置内で乱流が生じ、空気が巻き上げられ、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。
図10、図11は従来のFFUの構成を示し、図10(a)はFFUの外観斜視図、図10(b)はFFUの平面図、図10(c)は図10(b)に示したB−B断面図、図11はFFUの分解斜視図を示し、図12はFFUケース内の空気の流れを示す。
図10、図11において、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はフィルタでHEPAフィルタやULPAフィルタで形成され、60はモータを固定するモータベースである。
90はベルマウスより吸い込まれる流入空気で、91はファン10より送り出されたFFUケース31内の空気、92はフィルタ50より吹き出される清浄空気を示す。
図11に示す従来の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90が吸い込まれ、ファン10から水平方向に空気が送り出され、その空気91がFFUケース内側にあたり、フィルタ50の方向に流れ、フィルタ50を通過し、清浄空気92として製造室内に送り出される。
また、上記特許文献1の構成は、モータベース下部に仕切り板を設ける必要があるため、薄型化に対応ができないという問題があった。
しかし、半導体ウエハ及び液晶パネル製造装置において、風速分布にばらつきがある場合、製造装置内で乱流が生じ、空気が巻き上げられ、半導体ウエハの製造に影響を及ぼす可能性があるため、風速分布の均一化を望まれる。
その為に、開口部を有する拡散板、風向ガイド、バッフルをその主たる構成要件とし、その構成について、段落番号0033には、以下のような説明がなされている。
「上記構成において、ファンユニット4 から吹出された気流の一部は拡散板11の側面の開口部8、風向ガイド9により、フィルタ6の外周部分に吹き付けられる。また、それ以外の気流は拡散板11の下面の開口部8、風向ガイド9により内向きに吹出され、その一部は交差したバッフル10に沿ってフィルタ6の中心部まで送られる。この時、図3に示すように中心部で交差したバッフル10によって、風路は中心部に向かって狭まっており、気流はその抵抗により部分的に下方への気流を生じながらフィルタ6に吹き付けられ、風速分布の均一化ができるものである。」と記載されている。
この点で、特許文献2の構成では、風向ガイドの設け方などで、機構上複雑となることが予想される。
また、ファンから吹き出された風速の速い空気が開口部を通過する為、その通過の際に発生する騒音(風切音)が大きくなることがある場合も懸念される。一方で、ターボファンを使用した場合には、その特性から、ファンの中心部から、旋回流として、周辺部に空気が吹き出される。
また、複雑な構成となることを回避する構成の空気清浄機を提供することにある。
前記ターボファンから吹き出された空気がFFUケースの内壁に沿って、旋回する際に、前記風向板によって、内壁に沿って、旋回する空気をターボファン、モータが設けられている部位近傍に向かわせるようにする。その後、ターボファン、モータが設けられている部位近傍に向かわせられた空気は、前記開口板の前記開口部から、前記フィルタを通り、清浄化された空気として、供給、出力される。前記風向板、前記開口板などの働きによって、前記ターボファン、モータが設けられている部位近傍の風速分布を改善し、全体の風速分布の平均化を図るものである。
すなわち、図14において、図14(a)はFFUケース内部を示す平面図で、図14(b)は従来のFFUの風速分布の実測結果を示し、図14(c)は本発明を実施したFFUの風速分布の実測結果を示す。風速分布の図において、白領域は0.7〜0.9m/s、黒領域は0.5〜0.7m/s、グレイ領域は0.3〜0.5m/sを表している。風速分布を実測したFFUは、ファン10及びモータ20以外に、ファン10のサイドにモータの制御系ボックス100を配置している。
従って、従来のFFUの風速分布である図14(b)をみると、左側に大きなグレイ領域があり、また丸で囲んだグレイ領域101がある。この左側の大きなグレイ領域は制御系ボックス100の下側に対応し、丸で囲んだグレイ領域101はモータ20の下側に対応し、この部分の風速が低いことを示している。次に、本発明をモータ20の部分に実施したFFUの風速分布である図14(c)をみると、丸で囲んだグレイ領域101は黒領域に変わり風速が高くなっていることが分かる。制御系ボックスの部分は本発明を実施していないため、グレイ領域はそのままで風速が改善されていないことが分かる。
(実施例1)
図1において、図1(a)はFFUの平面図で、図1(b)はそのA−A断面図を示す。
図1において、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はモータ固定用のモータベース、70は空気の流れの向きを変える風向板、80は空気の通る開口を有する開口板、85は開口板の開口、86は開口板80でモータ20の下部の開口で、特に大きい開口を示し、90はベルマウス40より吸い込まれる空気を示し、91はファン10より送り出されたFFUケース31内の空気の流れを示し、92はフィルタ50より吹き出される清浄空気を示す。
41はベルマウス40の空気取入れ口に作業者などが誤って手を入れないように防止するための金網で、42は金網41を固定するワイヤを示している。
また、FFU本体は、一例として図1(a)において縦が600mm、横が1200mm、高さが150mmの直方体形状のものがある。
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90がベルマウス40より吸い込まれる。ファン10は遠心ファンの中で最も効率の良いターボファンを採用しているため、ファン10によって吸い込まれた空気は、空気吸込み方向と直角に図1(b)の矢印91のように吹き出される。
ファン10からFFUケース31内で紙面に対して平行に吹き出された空気は、FFUケースの長手方向や短手方向の壁に沿って流れ、風向板70で向きを変えられ風向板70に沿って流れ、FFUケースの中央部に空気は集中し、開口板80の面積の大きい開口86からフィルタ50を通過して、フィルタ50の中心部すなわちモータ20の下方の風速を速くする。開口86はファン10の径と同じくらいの大きさにしても良い。このような構成により、FFUの風速のばらつきを少なくする効果が得られる。
図3において、上部の部品はFFUケース31で、金属板を折り曲げて縦長の箱体を形成し、中央部は空気流入用の円形状開口を有し、その直径はFFUケースの大きさやファンの直径などにより最適な寸法を求め、決めている。また、円形の開口部は、流入する空気が抵抗なく流入し易いようにベルマウス40を形成する。また、開口部は、FFUをクリーンルームの天井などに設置して試運転する場合やメンテナンスをする場合に作業者の手などが入り込まないように金網41を設け、ワイヤ42でX字状に固定している。
ファン10は、ターボファンを採用しているため、図3において上方より空気を吸い込み、直角方向にすなわち横方向に吹き出す。従って、モータベース60の構造は、空気を吹き出す方向に対して抵抗とならない構成にする必要があり、モータベース60の構造を縦長の板状を折り曲げて、コ字形状とし、コ字形の底部にモータ20を固定し、モータシャフトにターボファン10を固定する。また、モータベース60のコ字形状の先端部分にフランジを設け、このフランジにネジ穴を設けて、このネジ穴に対向するFFUケース31にもネジ穴を設けて、モータベース60をFFUケース31にネジで固定する。この固定はネジでなくても溶接などでも良い。モータ20は、無段階で風量を可変でき、FFUのユニット毎に風量や風速を制御できるDCブラシレスモータを使用する。このようにファンはターボファンを採用し、モータはDCブラシレスモータを採用することで省エネ効果を得ている。
次に、図5に実施例2の開口板80の構造の斜視図を示す。図5に示す開口板80と図4に示す開口板80と異なる点は、風向板70の中央に直角に交差する風向板71を配置し、十字形状にした点である。このように、十字形状の風向板とすることにより、FFUケース31内でファン10からの空気を4ヶ所で旋回流として中央に集中させることができる。また、風向板70,71を開口板80にネジやスポット溶接などで固定するため、開口板80の反りは軽減され、強度が増加する。
次に、本発明の実施例3の開口板80の構造について説明する。図6は、中央部に大きな矩形の開口86を1個有し、その周囲に長手方向に細長い矩形の開口85を複数個有した開口板80を示す。そして、風向板72は、開口板80の長手方向の中心線上で、開口86を外れた箇所に2か所切り起しで形成する。図6(b)は切り起しの風向板72の部分断面図を示す。このように風向板72を切り起し構造にすることにより、別部品を設ける必要がなく、開口板80を一体で製造できる。また、図6には、風向板72を、開口板80の長手方向の中心線上で、開口86を外れた箇所の2か所に設けているが、図5に示す風向板71の設置場所に対応した箇所に切り起しの風向板を配置しても良い。さらに、図示していないが、開口板80に複数個配置している細長い矩形の開口85を型抜きした孔以外に切り起し構造とすることも可能で、このような構成にすることで開口板80の強度は増加する。
次に、本発明の実施例4の開口板80の中央の開口の開口率を増加し、風向板に曲率半径Rを有した構成の開口板について説明する。図7は、実施例4の開口率を増加し、風向板に曲率半径Rを有した構成の開口板80の斜視図を示す。図7において、開口板80は、実施例1乃至3のようにモータの配置に対応する中央に1個の大きな開口を有するのではなく、モータの配置に対応する中央部の開口の開口率を周囲に比べ大きくしている。すなわち、開口板80の中央の矩形の開口88を設け、この開口88に接する4ヶ所の開口は、中央の開口88の開口面積より例えば80%の開口面積とする。さらに、この開口面積80%の開口に接する開口において、開口面積を80%になるように形成する。このように中央から離れるに従い、開口面積が減少するように開口を形成する構成とする。このような構成により、モータ位置に対応した中央の開口の開口率を大きくし、周囲にいくに従い小さくし、フィルタからの清浄空気の風速をバランス良くすることができる。
次に、本発明の実施例5の開口板80について説明する。
図8は、実施例4と同じように開口板80の中央の開口の開口率を大きくし、曲率半径Rを有する風向板を増加した構成の開口板の斜視図を示す。
実施例5の開口板80において、風向板74は、曲率半径Rを有し、8個中心より放射状にほぼ同じ角度間隔に配置した構成としている。
また、開口板80の開口は、モータ位置に対応する中心部の開口82の開口率を大きくして、周囲の開口81の開口率を小さくする構成とし、開口の形状を長円形としている。すなわち、開口板80の中央の長円形の開口82を設け、この開口82に接する周囲の4ヶ所の開口の開口面積を中央より例えば80%とする。さらに、開口面積80%の開口に接する開口の開口面積をその80%とするように形成していく。
このように実施例5の構成によると、開口板80の中央の長円形の開口の開口率を大きくし、周囲に行くに従い開口率を小さくし、開口板80に設置する風向板74は、空気が流れる抵抗を小さくするため曲率半径Rを有し、8個放射状に配置しているので、より多くの旋回流をFFUケースの中央に集め、清浄空気をファン真下方向に流すことができる。
次に、モータベース60に空気を通過する開口83,84を設けた構成について説明する。図9は、コ字形状のモータベース60に開口83,84を設けた斜視図を示す。図9において、モータ20を設置するコ字形状の底部には細長い矩形の開口84を設け、コ字形状の両壁には同様に細長い矩形の開口85を設けている。モータベースにおいては、開口の形状は細長い形状に限るものではない。
このようにモータベース60に複数の開口を設けることにより、モータ20の周囲からも空気がモータ下方にいくことになり、フィルタ通過後の風速分布でバランスが取れる。
また、FFUケース内には、ファン及びモータ以外にモータの制御系ボックスを納める場合がある。このような場合、風速分布を計測するとモータと同じように風速が低くなっている。このモータの制御系ボックスなどの場合でも、フィルタ面に配置する開口板の開口の面積を調整することにより風速分布を均一化することができる。
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
30‥FFU 31‥FFUケース
40‥ベルマウス 41‥金網
50‥フィルタ 60‥モータベース
70、71、72,73,74‥風向板
80‥開口板
81,82、83,84、85、86,87,88‥開口板の穴
90‥流入空気 91‥FFUケース内空気
92‥清浄空気 100‥モータの制御系ボックス
Claims (7)
- 上方より空気を吸い込み水平方向に吹き出すファンと、該ファンを回転駆動するモータと、縦長の板の両側を上方に折り曲げ、該モータをその底部に固定するモータベースと、前記ファンを格納し吹き出された空気を案内するとともに、該モータベースを支持する直方体形状のケースと、該ケースの下側に配置され、前記ファンからの空気を清浄化するフィルタと、を備え、該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、
前記ファンからの空気が入るフィルタの全面に、前記モータベースに設置した前記モータの設置位置に対応する箇所の開口を大きくし、該開口より小さい開口を周囲に複数個設けた開口板を配置し、
前記開口板のケース側に、空気をケースの中央部に導く風向板を設置し、
前記風向板は、前記モータの設置位置に対応した位置の中心線上で、少なくとも前記モータベースの外側に配置し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、
前記風向板は、前記モータベースの外側よりも中央部において、高さを低くして、前記モータベースの逃げ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、
前記風向板は、板状部材を直線状または十字形状に配置し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、
前記風向板は、直線または曲率半径Rを有した形状である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、
前記開口板に設置する風向板を、該開口板での切り起しで形成したことを特徴とする空気清浄機。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の空気清浄機において、
前記開口板に設けた大きな開口は矩形とし、該開口の周囲に複数の細長い矩形の開口を配置し、
前記細長い矩形の開口は、前記フィルタのろ材の折り畳み方向と直角になるように形成し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、
前記開口板の開口形状を、丸穴、長穴、又は角穴としたことを特徴とする空気清浄機。
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