JPH0431694A - 送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は送風機に関し、特に送風翼が設けられた翼材回
転体の支持構造に関する。

［従来の技術］ 従来、送風機には空気流を発生させるための送風翼が一
体的に設けられたロータが備えられ、このロータはボー
ルベアリングを使用した複数のステータ部材によって回
転可能に支持されている。

そして、該ステータ部材によってロータの軸方向（スラ
スト方向）及び半径方向（ラジアル方向）への移動が規
制されている。

このボールベアリングによる軸受けを有する送風機は、
ロータの回転によって磨耗粉が発生することを免れるこ
とができないものであった。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、最近になって半導体工場のクリーンルーム等
においては高い無塵性が要求されており、かかるクリー
ンルーム内で空気流を得ようとする場合、前述の如きボ
ールベアリングによる軸受けを有する送風機は、送風機
そのものが塵埃の発生源となるためクリーンルーム内へ
設置することができなかった。それ故、クリーンルーム
の外に送風機を設置して、送風機によって送り出された
空気を何重ものフィルタを通すことにより、可能な限り
塵埃を除去した空気をクリーンルーム内へ導入するとい
う方法が採られていた。

しかし、このような方法ではフィルタによる圧力損失が
大きく、送風効率が良くないという欠点を有していた。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は、クリーンルーム内に設置することができると共に、
塵埃をほとんど発生することなく効率的にエアーを送る
ことが可能な送風機を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記課題を解決
するために本発明は、翼材回転体と、これを回転可能に
支持する固定体とを有する送風機であって、前記翼材回
転体は前記固定体に対し動圧によってラジアル支持され
ると共に、翼材回転体及び固定体の各ラジアル対向部が
セラミックスによって形成されている。

この構成によれば、翼材回転体の回転時には翼材回転体
及び固定体の両ラジアル対向部は動圧によって非接触と
され、両ラジアル対向部間で磨耗粉を発生することがな
い。それ故、翼材回転体の回転に伴って、塵埃を含まな
い清浄な気体が送風される。

また、翼材回転体及び固定体の各ラジアル対向部は、一
般に耐磨耗性、接触摺動性等に優れるセラミックスによ
って形成されているため、翼材回転体が回転を開始して
から動圧が発生するまでの間、翼材回転体及び固定体の
両ラジアル対向部が摩擦接触する場合でも、磨耗粉の発
生が極力抑制される。

前記翼付回転体又は固定体の各ラジアル対向部の何れか
一方には、ヘリングボーン状の動圧溝が形成されている
ことが好ましい。

これにより、翼材回転体の回転に伴って、翼材回転体及
び固定体の両ラジアル対向部間には強制的に気体が導入
されて、圧力気体膜が形成され、翼材回転体が固定体に
対し非接触にてラジアル支持される。

前記翼材回転体は前記固定体に対し磁力によってスラス
ト支持されていることが好ましい。

この構成によれば、翼材回転体及び固定体の両スラスト
対向部は磁力によって常時非接触とされ、翼材回転体の
回転、停止にかかわらず、両スラスト対向部間で磨耗粉
を発生することがない。

また、前記翼材回転体は前記固定体に対し動圧によって
スラスト支持されると共に、翼材回転体及び固定体の各
スラスト対向部がセラミックスによって形成されてなる
ものであってもよい。

この構成によれば、翼材回転体の回転時には翼付図転体
及び固定体の両スラスト対向部は動圧によって非接触と
され、両スラスト対向部間で磨耗粉を発生することがな
い。また、翼材回転体及び固定体の各スラスト対向部は
、セラミックスによって形成されているため、前記同様
、翼材回転体及び固定体の両スラスト対向部が摩擦接触
する場合でも、磨耗粉の発生が極力抑制される。

前記翼付回転体又は固定体の各スラスト対向部の何れか
一方には、ヘリングボーン状あるいはスパイラルグルー
プ状の動圧溝が形成されていることが好ましい。

これにより、翼材回転体の回転に伴って、翼材回転体及
び固定体の両スラスト対向部間には強制的に気体が導入
され、前記同様、翼材回転体が固定体に対し非接触にて
スラスト支持される。

また、前記スラスト対向部のいずれか一方に、ヘリング
ボーン状の動圧溝を形成し、この動圧溝が形成されてな
るスラスト面間に磁性流体を存在させることにより、翼
材回転体と固定体とを常に非接触の状態に維持すること
ができる。

本発明によれば、翼材回転体と、これを回転可能に支持
する固定体とを有する送風機であって、前記翼材回転体
及び固定体の各対向部はセラミックスによって円錐台形
状に形成され、翼材回転体は固定体に対し動圧によって
ラジアル及びスラスト支持されている。

この構成によれば、翼材回転体の回転時には翼材回転体
及び固定体の両対向部は動圧によって非接触とされ、両
対向部間で磨耗粉を発生することがない。また、翼材回
転体及び固定体の各対向部は、セラミックスによって形
成されているため、前記同様、翼材回転体及び固定体の
両対向部が摩擦接触する場合でも、磨耗粉の発生が極力
抑制される。

更に、翼材回転体及び固定体の各対向部は円錐台形状に
形成されていることから、両者間に発生する動圧はラジ
アル及びスラストの両方向に作用し、該回転体は同時に
ラジアル及びスラスト支持される。

前記翼付回転体又は固定体の円錐台゛形状の各対向部の
何れか一方には、ヘリングボーン状あるいはスパイラル
グループ状の動圧溝が形成されていることが好ましい。

これにより、翼材回転体の回転に伴って、翼材回転体及
び固定体の両対向部間には強制的に気体が導入され、前
記同様、翼材回転体が固定体に対し非接触にてラジアル
及びスラスト支持される。

ところで、前記セラミックスとしては、炭化珪素、窒化
珪素、酸化アルミニウム、サイアロン、ムライト、炭化
チタン等があげられる。これらセラミックスは一般に耐
磨耗性及び接触摺動性に優れ、翼材回転体の起動に際し
て翼材回転体と固定体との間の摩擦接触による磨耗粉の
発生を極力抑制すると共に、送風機の寿命を飛躍的に向
上させる。

本発明によれば、翼付回転体又は固定体の各対向部のう
ち、一方が緻密質炭化珪素焼結体で形成され、他方が多
孔質炭化珪素焼結体で形成されてなることが望ましい。

この構成によれば、翼付回転体又は固定体の各対向部の
うちの一方が緻密質で他方が多孔質であることから、両
部材が接触摺動する場合の両対向部間の接触面積が小さ
くなり、接触抵抗が小さくされる。それ故、翼材回転体
の円滑な接触摺動が確保されると共に、磨耗粉の発生が
極力抑制される。

また、翼材回転体及び固定体の両対向部が共に、機械的
強度、耐磨耗性に優れた炭化珪素焼結体で形成されるた
め、更に磨耗粉の発生が抑制され、送風機の寿命が向上
される。

尚、緻密質炭化珪素焼結体の気孔率の好適範囲は、０〜
５％であり、一方、多孔質炭化珪素焼結体の気孔率の好
適範囲は５〜４０％である。

以下に、本発明を具体化した実施例１及び２について、
図面を参照しながら説明する。

［実施例１］ 第１図に示すように、円筒状のケーシングｌ内には、そ
の軸方向に沿って延びると共に、緻密質炭化珪素焼結材
料によって円柱状に形成された固定体としてのステータ
部材２が設けられている。

また、ケーシング１内には、前記ステータ部材２を包囲
するように円筒状に形成されたロータ部材３が収納され
ている。

このロータ部材３の下端部には環状のマグネット４が一
体取着され、ケーシング１の底壁上には、前記マグネッ
ト４に対向してそれと略同形状のマグネット５が設けら
れている。これら対向するマグネット４，５は磁極の同
じものが使用されており、両者４，５の磁気的反発力に
基づいて、ロータ部材３がケーシング１内において軸方
向に浮上支持されている。

前記ロータ部材３の外周面上には複数個の界磁マグネッ
ト６が、互いに隣接する磁極が異極となるように環状に
取着されている。一方、ケーシング１の内周面上にはこ
れら界磁マグネット６を包囲するように、複数の電磁コ
イル７が設けられている。

また、ロータ部材３の内周部には、多孔質炭化珪素焼結
材料によって円筒状に形成されると共に、その内周面が
前記ステータ部材２の外周面と所定のクリアランスを隔
てて対向するラジアル対向部としての対向部材８が一体
取着されている。この対向部材８の内周面、及びステー
タ部材２の外周面は平滑に加工されると共に、ステータ
部材２の中央部外周面にはへリングボーン状の動圧溝９
が多数刻設されている。

また、ロータ部材３の上部には支軸ｌＯを介して回転板
１１がロータ部材３と一体的に設けられ、その回転板１
１上には、回転板１１の回転に伴いその半径方向へ空気
流を発生させる複数の送風翼１２（二つのみ図示）が突
設されている。尚、前記部材３，８，１０．１１により
、翼材回転体Ｒが構成される。

さて、上記送風機の停止時、翼材回転体Ｒは一対のマグ
ネット４，５の磁気的反発作用によって、その軸方向（
スラスト方向）に浮上支持されている。ここで、各電磁
コイル７への通電制御が開始されると、各電磁コイル７
によって形成される磁界と各界磁マグネット６による磁
界との磁気的相互作用により、翼材回転体Ｒが回転され
る。

翼材回転体Ｒの回転に伴う動圧溝９の作用に基づき、ス
テータ部材２と対向部材８との間には空気が導入され、
圧力気体膜が形成される。この圧力気体膜により、翼材
回転体Ｒはステータ部材２と所定のクリアランスを保持
しつつ、半径方向（ラジアル方向）への移動を規制され
ながら、安定回転される。また、この回転に伴う送風翼
１２の作用により、回転板１１の半径方向への空気流が
発生される。

このように、翼材回転体Ｒはその軸方向に対しては磁気
軸受けにより、また半径方向に対しては空気軸受けによ
って、他の部材と接触することなく回転される。そのた
め、部材同志の摩擦接触による磨耗粉が全く発生せず、
塵埃を含まない清浄な空気を送ることができる。

また、翼材回転体Ｒは前記磁気軸受けによって常時浮上
支持されているため、停止時における翼材回転体Ｒの起
動トルクが非常に小さくて済み、翼材回転体Ｒを円滑に
起動させることができる。

それ故、空気軸受けを迅速に構成して部材間の摩擦接触
時間を極力短くすることができる。

尚、この送風機について、ボールベアリング軸受けを備
えた送風機（従来品）との比較において発塵性試験を行
った。その結果を下記表−１及び２に示す。ここで、表
−１は送風機を３００Ｏｒｐｍで連続運転した場合に、
流路途中に配置されたパーティクルカウンターによって
所定時間ごとに検出される度数を示す。また、表−２は
送風機を１分間運転し２分間停止するという間欠運転を
した場合の、間欠運転回数とパーティクルカウンターに
よって検出される度数との関係を示す。尚、パーティク
ルカウンターによってカウントされる塵は０．１１．ｇ
ｍ以上の大きさのものである。

この実施例１に近似する側倒としては、第２図に示すよ
うな送風機があげられる。

即ち、翼材回転体Ｒを、上面に送風翼１２が突設された
円筒状のロータ部材２３と、その中心に一体的に設けら
れ、外周面上にはへリングボーン状の動圧溝９が多数刻
設された円柱状の対向部材２８とから構成する。

一方、送風機の固定側には、ケーシングを設けることな
く、前記対向部材２８を包囲する円筒壁２１ａが突設さ
れた固定体としての基台２１を設け、前記円筒壁２１ａ
の内周部には、円筒状に形成されると共に、その内周面
が前記対向部材２８の外周面と所定のクリアランスを隔
てて対向するラジアル対向部としてのステータ部材２２
を設けている。また、円筒壁２１ａの外周部には複数の
電磁コイル７を設け、ロータ部材２３の内周面上には電
磁コイル７に対向する複数の界磁マグネット６を設けて
いる。

この構成によれば、ロータ部材２３の下面、及び前記円
筒壁２１ａの上端部にそれぞれ設けられた一対のマグネ
ット４，５により、翼材回転体Ｒをその軸方向に浮上支
持すると共に、電磁コイル７と界磁マグネット６との磁
気的相互作用に基づいて翼材回転体Ｒを回転させる。こ
の回転に伴い、動圧溝９の作用に基づいて対向部材２８
とステータ部材２２との間に圧力気体膜が形成されて、
翼材回転体Ｒが非接触状態にて回転される。

［実施例２］ 第３図に示すように、円筒状のケーシング３１内には、
その軸方向に延びるロータシャフト３２が回動可能に収
容されている。このロータシャフト３２の上端部には、
前記実施例１と同様、複数の送風翼１２（二つのみ図示
）が突設された回転板１１が設けられている。また、ロ
ータシャフト３２の上端部外周には、複数に分割された
界磁マグネット３３が一体的に取着され、一方、ケーシ
ング３１の下部内周面上には、これら界磁マグネット３
３を包囲するように複数の電磁コイル３４が設けられて
いる。

更に、ロータシャフト３２の外周部には、緻密質炭化珪
素焼結材料を使用して逆円錐台状に形成された対向部材
３５が一体的に取着されている。

これに対し、ケーシング３１内にはその内周面に沿って
、多孔質炭化珪素焼結材料を使用し、前記対向部材３５
に対応させてすり林状に形成された固定体の対向部とし
ての軸受は部材３６が装着されている。そして、前記対
向部材３５の外周面、及び軸受は部材３６の内周面は共
に、平滑に加工されており、対向部材３５の中央部外周
面には更に、多数のへリングボーン状の動圧溝９が刻設
されている。尚、前記部材１１．３２．３５により翼材
回転体Ｒが構成される。

かかる送風機においても、前記実施例１同様、各電磁コ
イル３４への通電制御が開始されると、翼材回転体Ｒが
回転駆動される。翼材回転体Ｒの起動に伴い、対向部材
３５と軸受は部材３６との間には圧力気体膜が形成され
る。この際、翼材回転体Ｒと軸受は部材３６との間のク
リアランスに発生する動圧はラジアル及びスラストの両
方向に同時に作用し、翼材回転体Ｒは軸受は部材３６に
対し、浮上支持される。

このように、本実施例２においても翼材回転体Ｒは、他
の部材と非接触状態にて回転されるため、部材同志の摩
擦接触による磨耗粉が一切発生せず、塵埃を含まない清
浄な空気を送ることができる。

また、本実施例２によれば、対向部材３５及び軸受は部
材３６の両対向面が円錐状に形成されているため、これ
ら一対の部材３５．３６により翼材回転体Ｒの軸方向及
び半径方向への移動が同時に規制される。

尚、この送風機についても前記実施例１と同様にして、
ボールベアリング軸受けを備えた送風機（従来品）との
比較において発塵性試験を行った。

その結果を下記表−１及び２に示す。

本実施例２に近似する別個として、第４図に示す送風機
があげられる。

即ち、前記実施例２の対向部材３５に代えて、ロータシ
ャフト３２の外周部に円柱状のラジアル対向部材３８と
円板状のスラスト対向部材３９を一体的に取着し、一方
、ケーシング３１内にはその内周面に沿って、前記ラジ
アル対向部材３８及びスラスト対向部材３９に対応して
形成された固定体としての軸受は部材４０を装着する。

そして、ラジアル対向部材３８の外周面上にヘリングボ
ーン状の動圧溝９を刻設すると共に、スラスト対向部材
３９の対向面上にスパイラルグループ状の動圧溝４１を
刻設している。この場合、翼材回転体Ｒの回転に伴って
、ラジアル及びスラスト対向部材３８．３９と軸受は部
材４０との間に圧力気体膜が形成され、翼材回転体Ｒは
他の部材と非接触状態を保持して、回転される。

表−１連続運転による塵埃の発生データ表−２ １回 間欠運転による塵埃の発生データ 実施例１ 実施例２ 比較品 実施例１　実施例２　比較品 ５回 開始時　　　　０　　　０　　　０ １Ｏ回　　　　８　　５６　　５００ １０分後　　　　２　　　４　　７０ ２０分後　　　　２　　　５　　９０ ３０分後　　　　２　　　　７　　１１０１時間後　　
　　２　　　１０　　１３０［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、クリーンルーム内
に設置することができると共に、塵埃をほとんど発生す
ることなく効率的にエアーを送ることができるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した実施例１を示す断面図、第
２図は実施例１の側倒を示す断面図、第３図は実施例２
を示す断面図、第４図は実施例２の側倒を示す断面図で
ある。 ２・・・固定体及びラジアル対向部としてのステータ部
材、８・・・ラジアル対向部としての対向部材、９・・
・動圧溝、２１・・・固定体としての基台、２２・・・
ラジアル対向部としてのステータ部材、２８・・・ラジ
アル対向部としての対向部材、３５・・・対向部として
の対向部材、３６・・・固定体及び対向部としての軸受
は部材、３９・・・スラスト対向部としてのスラスト対
向部材、４０・・・固定体及びスラスト対向部としての
軸受は部材、４１・・・動圧溝、Ｒ・・・回転体。 特許出願人　　イビデン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　翼付回転体（Ｒ）と、これを回転可能に支持する固
   定体（２、２１等）とを有する送風機であって、 前記翼付回転体（Ｒ）は前記固定体（２、２１等）に対
   し動圧によってラジアル支持されると共に、翼付回転体
   （Ｒ）及び固定体（２、２１等）の各ラジアル対向部（
   ２、８、２２、２８等）がセラミックスによって形成さ
   れてなる送風機。 ２　前記翼付回転体（Ｒ）又は固定体（２、２１等）の
   各ラジアル対向部（２、８、２２、２８等）の何れか一
   方には、ヘリングボーン状の動圧溝（９）が形成されて
   なる請求項１に記載の送風機。 ３　前記翼付回転体（Ｒ）は前記固定体（２、２１）に
   対し磁力によってスラスト支持されてなる請求項１又は
   ２に記載の送風機。 ４　前記翼付回転体（Ｒ）は前記固定体（４０）に対し
   動圧によってスラスト支持されると共に、翼付回転体（
   Ｒ）及び固定体（４０）の各スラスト対向部（３９、４
   ０）がセラミックスによって形成されてなる請求項１又
   は２に記載の送風機。 ５　前記翼付回転体（Ｒ）又は固定体（４０）の各スラ
   スト対向部（３９、４０）の何れか一方には、ヘリング
   ボーン状あるいはスパイラルグループ状の動圧溝（４１
   ）が形成されてなる請求項４に記載の送風機。 ６　翼付回転体（Ｒ）と、これを回転可能に支持する固
   定体（３６）とを有する送風機であって、前記翼付回転
   体（Ｒ）及び固定体（３６）の各対向部（３５、３６）
   はセラミックスによって円錐台形状に形成され、翼付回
   転体（Ｒ）は固定体（３６）に対し動圧によってラジア
   ル及びスラスト支持されてなる送風機。 ７　前記翼付回転体（Ｒ）又は固定体（３６）の各対向
   部（３５、３６）の何れか一方には、ヘリングボーン状
   あるいはスパイラルグループ状の動圧溝（９）が形成さ
   れてなる請求項６に記載の送風機。 ８　前記翼付回転体又は固定体の各対向部のうち、一方
   が緻密質炭化珪素焼結体で形成され、他方が多孔質炭化
   珪素焼結体で形成されてなる請求項１、４又は６の何れ
   か一項に記載の送風機。