(57)【要約】【課題】  本質的に発塵源のない、精密空調設備を実現する。【解決手段】送風機に非接触の浮上式軸受を用い、軸受部の固体部同士を非接触化することで送風機からの発塵を防止する。送風機の軸受には磁気浮上式の非接触回転案内軸受を用いる。または動圧式の気体軸受式の非接触回転案内軸受を用いる。また、起動・停止時においても発塵が抑制できるように起動・停止の状態を制御する。またこの送風機を用いた精密空調装置を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼を有し、この回転部を回転させることで、その回転軸の軸方向に空気の流れを発生させる送風装置において、
この送風装置は回転駆動の駆動部となる固定部、と前述の回転翼部を有し、この固定部と回転翼部には回転運動を案内支持するための軸受を有しており、
この軸受部には非接触で回転運動を案内する、磁気の力を利用した磁気軸受を用いたことを特徴とする送風装置。
【請求項２】
回転翼を有し、この回転部を回転させることで、その回転軸の軸方向に空気の流れを発生させる送風装置において、
この送風装置は回転駆動の駆動部となる固定部、と前述の回転翼部を有し、この固定部と回転翼部には回転運動を案内支持するための軸受を有しており、
この軸受部には非接触で回転運動を案内する、空気の膜の力を利用した気体軸受を用いたことを特徴とする送風装置。
【請求項３】
請求項２の装置において、その気体軸受部には回転運動による動圧を利用し浮上力を発生させる浅い溝部による動圧軸受機構を用いたことを特徴とする、送風装置。
【請求項４】
請求項３の装置において、軸受部を非接触浮上させるまでの間、大気圧に対して陽圧となる空気を供給することで、軸受部の固体部同士が軸受部の回転時、および、または高速回転時に接触しないようにしたことを特徴とする、送風装置。
【請求項５】
請求項３の装置において、回転している軸受部が停止するまでの間、大気圧に対して陽圧となる空気を供給することで、軸受部の固体部同士が軸受部の回転時、および、または高速回転時に接触しないようにしたことを特徴とする、送風装置。
【請求項６】
請求項４〜５の装置において、大気圧に対して陽圧となる空気を清浄なものとして供給するために、供給する空気に対して発塵源の無い、圧縮空気供給装置を用い、その空気取り入れ口には、清浄な空気を取り入れるために、ろ過フィルタを設けたことを特徴とする、送風装置。
【請求項７】
請求項６の装置において、大気圧に対して陽圧となる空気を清浄なものとして供給するために、供給する空気に対して発塵源の無い、圧縮空気供給装置を実現するために、動作時に摺動部を持たない、蛇腹機構を用いたことを特徴とする、送風装置。
【請求項８】
請求項７の装置において、大気圧に対して陽圧となる空気を清浄なものとして供給するために、供給する空気に対して発塵源の無い、圧縮空気供給装置を実現するために、動作時に摺動部を持たない、蛇腹機構を用い、その蛇腹機構には、動作時に接触部の位置の変化が生じず、また接触部の面積が増大しない、S字状の連続断面を有する蛇腹機構も用いたことを特徴とする、送風装置。
【請求項９】
空気を取り入れる開口部と空気を吐き出す開口部を有し、それら開口部以外は密閉された気密室を有し、空気を取り入れる開口部には粉じんをろ過するためのフィルタが設けられ、そのフィルタ部の気密室に対する外側に、空気請求項１〜８の送風装置を用いたことを特徴とするクリーンルーム。
【請求項１０】
運転時には開口部を有しない気密室を有し、その内部に粉じんをろ過するためのフィルタが設けられ、そのフィルタ部近傍に、空気請求項１〜８の送風装置を用い、空気の流れを気密室内部で循環させることを特徴とするクリーンルーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業界での空調機器において、特に清浄な空気を供給する精密空調機における送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
清浄な空気を供給する精密空調設備は、半導体製造装置、医療、食品といった、空気が粉じんや細菌などで汚染されていることを嫌う環境、設備などに使用されてきた。
このような空気の清浄度は、単位体積あたりの特定の粉じんの粒径のものの個数によって、クリーン度がいくら、といった表記が行われ、クリーンルームなどの清浄度を表す指標となっている。
【０００３】
空気を清浄化する方法はいろいろあるが、特に一般的なものにフィルターを用いる方法がある。フィルターに空気を送り通過、ろ過させるために、その上流に送風機が設けられる。
フィルタの下流側はフィルタ上流にある送風機によって、連続的に空気が送り込まれるが、フィルタによって送風された空気に含まれていた粉じん、ごみなどはフィルタに捕集されることとなり、一定量以下で一定粒度以下の粉じん、ごみを除いて通過しないため、フィルタの下流側は正常な空気の環境となる。送風を連続的に行うことによって、フィルタの下流側の空気は順次清浄になり、よって正常な空気環境が実現できる。
【０００４】
しかし、従来の精密空調システムに用いる送風機は、軸受とそこに内蔵される潤滑油などによって、粉じんやオイルミストを発生させる原因ともなっている。従来はその下流側に設置されるフィルタによって、それらの粉じんやオイルミストは捕集されているため、実用面では空気の汚染源としては問題とされてこなかった。
【０００５】
近年、半導体製造において微細化がより進んでいることや、細胞培養のような医療分野においては、一層の空気の清浄化が求められる傾向にある。ゆえに送風機においてもより発塵が少ないもの、願わくば発塵が全く起きないものが求められると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００３−３１０７７６号公報
【特許文献２】特願２０００−１８０８８８号公報
【特許文献３】特願２０００−１５６４４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】十合晋一ほか著  「気体軸受技術」共立出版  ２０１４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
送風機においては、より発塵が少ないもの、願わくば発塵が全く起きないものが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、前述の送風機に非接触の浮上式軸受を用いることを特徴とする。非接触式の浮上式軸受には、磁気を用いたものと、気体軸受の原理を用いたもののいずれかにより実現する。
【発明の効果】
【００１０】
非接触の浮上式軸受を用いることで、軸受部の固体部同士を非接触化し、送風機からの発塵を防止する。またこの送風機を用いた精密空調装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】気体軸受を使用した非接触浮上軸受式送風機を斜め上面から見た図
【図２】気体軸受を使用した非接触浮上軸受式送風機を下面斜めから見た図
【図３】気体軸受を使用した非接触浮上軸受式送風機の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図で、図４、図５の断面Ｘ−Ｘの切断位置を示す
【図４】図３の断面Ｘ−Ｘを表した斜視図
【図５】図３の断面Ｘ−Ｘの断面図
【図６】従来のクリーンルームの概略説明図
【図７】非接触浮上軸受式送風機を用いたクリーンルームの概略説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
従来の送風機で用いられている、接触式の軸受、または液体潤滑式の軸受に替えて、非接触式の軸受とすることにより、本質的に清浄な送風機を実現した。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明における実施例１を示したものである。
符号１は気体軸受を使用した非接触浮上軸受式送風機の本体ケースであり、外部フレームへの固定はこの部分によって行う。符号２は回転軸まわりに回転する回転翼部であり、図では９枚の回転軸に対して傾いてねじられた翼を一体化構造したものとなっている。
符号３は後述する気体軸受のジャッキアップユニットなどの補機類を収納する部分である。
【００１４】
図２は図１を下方向から見た斜視図である。前述の回転翼の回転軸受部は、符号１の図で示される３本の支柱によって支持されている。また、符号３のジャッキアップユニットなどの補機類からの配管を橋渡しする役割も果たしている。
【００１５】
図３は、図１、および図２を上面から見た平面図（ａ）部と同じく側面から見た側面部（ｂ）部を示している。また、図４、図５の断面カット図の切断位置Ｘ−Ｘの位置を示している。
【００１６】
図４は内部構造の説明のために、図３の断面図示部Ｘ−Ｘで切断表示をした斜視図である。
回転翼部はその円筒状の中央部に回転案内支持部と回転駆動部を有する。
【００１７】
図５は内部構造の説明のために、図３の断面図示部Ｘ−Ｘで切断表示をした断面図示図である。符号１２は回転翼部であり、符号２３、および符号２４の部材と締結部材によって相対的に位置を固定されている。符号１４は円筒部材であり、その円筒外周部には「へリングボーン」と呼ばれる溝が設けられている。後述の電動機によって、固定子部分が回転されることによって、符号１４と符号２３の間は円筒の中心軸回りに回転運動を行うが、前述のへリングボーンにより動圧を発生させることによって、符号１４と符号２３の間に円周方向に均一な陽圧の空気の膜が生じ、これによって、符号１４と符号２３の間は非接触の回転運動案内を実現する。
【００１８】
符号１３は円形平板部材であり、その円形上面部には「へリングボーン」と呼ばれる溝が設けられている。後述の電動機によって、固定子部分が回転されることによって、符号１３と符号２４の間は符号１４の円筒の中心軸回りに回転運動を行うが、前述のへリングボーンにより動圧を発生させることによって、符号１３と符号２４の間に陽圧の空気の膜が生じ、これによって符号２４は浮上することとなり、符号１３と符号２４の間は非接触の回転運動案内を実現する。
【００１９】
ただし、実施例１においては、永久磁石の反発力を利用した反発力発生機構を設けており、符号２４の浮上力を全面的、または部分的に担うことができる。この反発力発生機構を前述の符号１３部分の動圧式気体軸受を無くして全面的に置き換えることは可能である。同様にこの永久磁石の反発力を利用した反発力発生機構が無くても非接触浮上軸受式送風機の実現は可能である。
【００２０】
実施例１の非接触浮上軸受式送風機において、回転翼の回転駆動は誘導電動機によって行っている。これはケイ素鋼板にコイルを巻き付け、外部から印可される電流によって磁力を発生させる符号１５の固定子と、磁力を受けて回転させられる符号１６の可動子（ロータ）部によって構成される。
【００２１】
非接触浮上軸受式送風機は空気をゴミの付着、発生を抑制する必要があるが、一般的な誘導電動機の固定子、可動子は表面の凹凸が激しく、拭き取りしやすさの指標となる面粗度も粗い。
ゆえに、本実施例では、符号１５の固定子と符号１６の可動子の間に、薄肉の隔壁である符号２１と符号２２を設けている。
符号１５の固定子は、符号２１の薄肉隔壁とそれと気密的に繋がった包括部材によって、密閉され、固定子への粉じんの付着防止と固定子からの粉じん飛散を抑制している。同様に符号１６の可動子は、符号２２の薄肉隔壁とそれと気密的に繋がった包括部材によって、密閉され、可動子への粉じんの付着防止と可動子からの粉じん飛散を抑制している。
【００２２】
符号１７は動圧気体軸受が回転動作により浮上力を発生させるまでのつなぎの役割のジャッキアップガス導入口である。この口から動圧軸受が機能を開始するまでの間、周囲の大気圧に対して陽圧の清浄な空気を供給する。
【００２３】
ジャッキアップガスは、図１の符号３の部分に内蔵されるジャッキアップガス発生ユニットによって供給される。このユニットは、清浄でパーティクルを含まない陽圧発生機構によって構成され、実施例１では金属の成型ベローズの内部体積の縮小動作によって行われる。また、このベローズ部には上流部、下流部に相当する２か所の空気流路と、それを解放し遮断する弁が設けられている。弁の一方は符号１７につながっており、清浄な陽圧空気を動圧軸受部にその運転開始時、運転停止時に供給する。
もう一方の弁の先にはフィルタが設けられており、ベローズの内部にパーティクルが吸い込まれることを防いでいる。
【実施例２】
【００２４】
図６は従来の送風機を用いた局所クリーンルームを示している。この例では、空気の流れは局所クリーンルーム内を循環する方式となっている。
符号５１の部分が清浄な雰囲気を得る部分であり、符号５２の密閉式フレームによってクリーンルーム外部に対して清浄度的に隔離をしている。
【００２５】
符号５９はフィルタであり、空気中に含まれるパーティクルを捕集する。フィルタの上面には空気の流れを構成する符号５８の送風機が設置されている。この送風機は従来用いられているものであるため、送風機自身からは軸受などの摺動部からのパーティクルや、軸受部の潤滑剤からのオイルミストが生じる。
しかしながら、これらのパーティクルは符号５９のフィルタでその大半がろ過されるため、例えば、０．１ミクロン以上の粒径のパーティクルが１立方メートル中に１００個以下であれば許容される、といったクリーン度が国際的に定義されている。
つまり、一定以下のパーティクル、図６における符号６１のようなパーティクルは一定量以下であれば存在していても許容されるアプリケーションがあることを示している。
【００２６】
符号５４、５５、５７は空気の流れとその方向を示した記号であり、この流れは層流であることが望ましいとされている。この図６では符号５８で発生した空気の流れは、符号５９のフィルタを通過して、局所クリーンルーム下部に導かれ、符号５７で示す経路をたどって、もとの符号５８の送風機の部分に循環する空気の流れを作っている。
【００２７】
図７は実施例２を示したものである。前述の図６との相違は送風機の部分であり、図６の場合の従来タイプの送風機に替えて、非接触浮上軸受式送風機に置き換えたものである。
図６の従来方式と異なり。符号６２の送風機自身から、パーティクル、およびオイルミストの発生が無いため、空気を循環させても新たなパーティクルやオイルミストの発生が起きないため、従来のものに比べて大幅に清浄な空気の雰囲気を構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
医療産業での細胞培養装置の清浄な空気環境を構築する精密空調設備や、半導体の製造装置における精密空調設備などでの利用が考えられる。
【符号の説明】
【００２９】
１：非接触浮上軸受式送風機のケース
２：回転翼部
３：ジャッキアップユニット収納部
１１：非接触浮上軸受式送風機のケース
１２：回転翼部
１３：へリングボーン式動圧気体スラスト軸受部材
１４：へリングボーン式動圧気体ラジアル軸受部材
１５：誘導電動機の固定子（コイル巻き線部分）
１６：誘導電動機の可動子（ロータ部分）
１７：ジャッキアップガス導入口
１８：磁気反発力による浮上用の永久磁石
１９：磁気反発力による浮上用の永久磁石
２０：回転部脱落防止部材
２１：可動子側薄肉隔壁部
２２：固定子側薄肉隔壁部
２３：円筒部材
２４：円形平板部材
５１：局所クリーンルームのクリーンエリア
５２：局所クリーンルームのフレーム
５３：設置フロア（床）
５４：フィルタでろ過された空気の流れ（通称：ダウンフロー）
５５：空気の流れ
５６：空気回収部の隔壁
５７：回収された空気の流れ
５８：従来の送風機
５９：空気清浄用フィルタ
６０：粉じん（パーティクル）
６１：オイルミスト
６２：非接触浮上軸受式送風機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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