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Allgemein
betrifft die vorliegende Erfindung eine Lüftereinheit, insbesondere eine
Lüftereinheit für einen
Luftreiniger und spezieller für
einen Luftreiniger, welcher an der Decke eines Reinraums zur Herstellung
von Elementen und Einrichtungen, wie etwa Halbleiter- oder Flüssgkristall-Einrichtungen
installiert wird, und der ein Schaufelrad aufweist, welches in der
Lage ist, den Lüfterwirkungsgrad
zu erhöhen
und welches in der Lage ist, Geräusche
und Vibration zu verringern.
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Ein
Beispiel einer Ausführung
eines Luftreinigers des Standes der Technik ist Bezug nehmend auf die 20-22 erklärt. Wie in 20 offenbart, weist der Luftreiniger 20 des
Standes der Technik einen Lüfter
auf, welcher ein Schaufelrad 10 und einen Motor 6 zur
Drehung des Schaufelrads 10, einen Filter 24 und
ein Gehäuse 21 zum
Aufnehmen des Lüfters und
des Filters 24, einschließt. Ein Motorsockel 7 trägt den Motor 6 in
dem Gehäuse 21.
Das Gehäuse 21 weist
an seiner oberen Platte einen Lufteinlass 26 auf und weist
an seinem Bodenabschnitt eine Öffnung
zur Installation des Filters 24 auf. Ein Filterrahmen 28 ist
so angeordnet, dass er den äußeren Umfang
des Filters 24 umgibt. Der Rahmen 28 weist an seinem
Boden ein Netz 29 auf. Eine Druckkammer 22 ist
innerhalb des Gehäuses 21 an
der stromaufwärts
gelegenen Seite des Filters 24 ausgeformt.
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Das
Schaufelrad 10 ist direkt mit der Drehwelle des Motors 6 durch
einen Nabenvorsprung 5 verbunden und wird drehend durch
den Motor 6 angetrieben, um somit Luft von dem Lufteinlass 26 einzuführen. Wenn
sich das Schaufelrad 10 rollt, wird die Luft von dem Lufteinlass 26 durch
eine Saugöffnung 10a des
Schaufelrades 10 angesogen und von einer Ausblasöffnung 10b des
Schaufelrades 10 ausgeblasen. Die von der Ausblasöffnung 10b ausgeblasene
Luft wird der Druck kammer 22 zugeführt, um deren statischen Druck
zu erhöhen
und sie wird dann dem Filter 24 zugeführt. Der Filter 24 reinigt
die Luft durch Entfernen solch kleiner Partikel, die so geringe Durchmesser
wie 0,1 μm
aufweisen. Am Lufteinlass 26 ist an der gegenüberliegenden
Seite der Ansaugöffnung 10a eine
Trompetenform 26a vorgesehen, um den Strom der Luft, welche
angesaugt wird, gleichmäßiger zu
machen.
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Wie
in den 21 und 22 offenbart, weist das Schaufelrad 10 eine
Grundplatte 2, eine Verkleidung 1 und eine Mehrzahl
von Schaufeln 3 auf. Jede Schaufel 3 ist aus einer
Metalltafel wie etwa Aluminium oder rostfreier Stahl hergestellt
und so geformt, dass sie eine gekrümmte Oberfläche aufweist. Die Schaufel 3 hat
die Form einer einfach gekrümmten Platte
oder eine kompliziertere dreidimensionale Form. Die Schaufel 3 weist
eine Mehrzahl von Zungen 3a an beiden Seiten auf, welche
zu der Verkleidung 1 bzw. zu der Grundplatte 2 zeigen.
Die Verkleidung 1 und die Grundplatte 2 weisen
Schlitze 1d bzw. 2b auf, wo die Zungen 3a eingesetzt
und befestigt werden. Die Verkleidung 1 weist ausgesparte
Abschnitte 1c auf, wo eine Seite einer jeden Schaufel, welche
zu der Verkleidung 1 zeigt, eingesteckt wird.
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Ein
Problem des Standes der Technik ist die Verschlechterung des Lüfterwirkungsgrades
und ein Anstieg des Geräusches.
Da jede Schaufel 3 als Platte mit einer gekrümmten Oberfläche ausgeformt
ist, weist das Frontende (das Ende, das zur Ansaugöffnung 10a zeigt) 3f der
Schaufel 3 eine Kante auf. Wenn sich der Lüfter rollt,
erzeugt die Kante Luftturbulenzen, was zu einem Anstieg des Geräusches und
zu Druckverlust führt,
wobei der Wirkungsgrad des Lüfters
verschlechtert wird.
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Ein
anderes Problem des Standes der Technik ist der Anstieg des Druckverlusts
entlang der Oberfläche
der Schaufeln. Da die Luftreiniger des Standes der Technik so gestaltet
sind, dass sie den erforderlichen Luftdruck durch Erhöhung der
Anzahl der Schaufeln erzielen, wird die Fläche, mit der der Luftstrom,
der durch das Schaufelrad strömt,
mit den Oberflächen
der Schaufeln in Kontakt tritt, größer. Dies vergrößert die
Reibung zwischen der Luft und den Oberflächen der Schaufeln, was zu
einem Ansteigen des Druckverlusts entlang der Oberfläche der Schaufeln
führt.
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Ein
weiteres Problem des Standes der Technik ist das Auftreten von unerwünschter
Vibration und Geräuschen
aufgrund der Unwucht des Schaufelrades. Beim Stand der Technik weist
die Grundplatte 2 des Schaufelrades 10 einen flachen
Abschnitt 2a auf, der sich zu ihrem äußeren Umfang erstreckt. Die
Verkleidung 1 des Schaufelrades 10 weist an ihrem äußeren Umfang 1a ebenfalls
einen flachen Abschnitt auf. Um unerwünschte Vibration oder Geräusche zu vermeiden,
ist ein U-förmiges
Ausgleichsgewicht 70 wenigstens entweder an einen der flachen
Abschnitte der Basisplatte 2 oder der Verkleidung 1 angebracht.
Das Ausgleichsgewicht 70 weist Arme 70a auf, welche
parallele Seiten der U-Form bilden und das Ausgleichsgewicht 70 klemmt
den äußeren Umfang
der Basisplatte 2 oder der Verkleidung 1 mit den Armen 70a.
Das Ausgleichsgewicht 70 ist nur durch die elastischen
Kräfte
der Arme 70a oder nur durch Reibung zwischen dem Arm 70a und
der Oberfläche der
Basisplatte 2 oder derjenigen zwischen dem Arm 70a und
der Oberfläche
der Verkleidung 1 fixiert, was zu einer Verschiebung des
Ausgleichsgewichts 70 durch eine unvorhergesehene äußere Kraft
in tangentialer Richtung bei der Handhabung des Schaufelrades führt, was
zum Auftreten von unerwünschter Schwingung
oder Geräuschen
aufgrund Unwucht führt.
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Solcher
Stand der Technik ist auch in den JP-09-210418 A und JP-57-35198
A offenbart.
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Aus
der
EP 0 112 932 A1 ist
ein Radialventilator bekannt, welcher zwischen einer Tragplatte
und einer Deckplatte angeordnete in sich rückwärts gekrümmte und profilierte Schaufeln
aufweist.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen
Probleme des Standes der Technik zu lösen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Lüftereinheit
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 oder eine Lüftereinheit
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
2. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
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Mit
Blick auf die Aufgabe, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, schließt ein Aufbau
eines Luftreinigers ein: ein Gehäuse,
welches eine obere Wand und Seitenwände aufweist, einen in Bezug
auf das Gehäuse
eingebauten Luftfilter, einen Lüfter, welcher
ein Schaufelrad mit einer Mehrzahl von Schaufeln einschließt, die
sich im wesentlichen zwischen wenigstens zwei Seitenwänden des
Gehäuses zum
Tragen des Lüfters
erstreckt, und wenigstens ein Luftstrom-Richtelement, welches sich zwischen der
Trageplatte und der oberen Wand erstreckt, um den Luftstromausgang
von dem Lüfter
zu führen,
wobei die Schaufel so gestaltet ist, dass sie einen tragflügelartigen
Querschnitt aufweist, und das Schaufelrad nicht mehr als vier Schaufeln
einschließt.
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Weiter
kann der Luftreiniger umfassen: ein Gehäuse, welches eine obere Wand
und Seitenwände
aufweist, einen Luftfilter der relativ zu dem Gehäuse eingebaut
ist, einen Lüfter,
welcher ein Schaufelrad einschließt, welches eine Mehrzahl von
Schaufeln aufweist, eine Trageplatte, welche sich im wesentlichen
zwischen wenigstens zwei Seitenwänden des
Gehäuses
erstreckt, zum Tragen des Lüfters, und
zumindest einem Luftstrom-Richtelement, welches sich zwischen der
Tragepltte und der oberen Wand zur Führung des Luftstromausgangs
von dem Lüfter
erstreckt, wobei das Schaufelrad eine Grundplatte und eine Verkleidung
aufweist, wobei sowohl die Grundplatte als auch die Verkleidung
so ausgebildet sind, dass sie einen kreisförmigen Umfang aufweisen, und
sowohl die Grundplatte als auch die Verkleidung einen Verstärkungsabschnitt
an ihrem Umfang aufweisen.
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Das
Schaufelrad weist eine Grundplatte und eine Verkleidung auf, wobei
sowohl die Grundplatte als auch die Verkleidung so ausgebildet sind,
dass sie einen kreisförmigen
Umfang aufweisen, wobei sowohl die Grundplatte als auch die Verkleidung
an ihrem Umfang einen Verstärkungsabschnitt
aufweisen, und der Verstärkungsabschnitt
einen eingerollten Abschnitt aufweist, und der eingerollte Abschnitt einen
abgeflachten Abschnitt aufweist, woran ein U-förmiges Ausgleichsgewicht angebracht
ist.
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Der
Luftreiniger umfasst ein Gehäuse,
welches eine obere Wand und Seitenwände aufweist, einen Lüfter, welcher
ein Schaufelrad einschließt,
welches eine Grundplatte, eine Verkleidung, eine Mehrzahl von Schaufeln
und einen Motor zur Drehung des Schaufelrades aufweist, eine Trageplatte,
welche sich im Wesentlichen zwischen wenigstens zwei Seitenwänden des
Gehäuses
erstreckt, zum Tragen des Lüfters,
wenigstens ein Luftstrom-Richtelement, welches sich zwischen der
Trageplatte und der oberen Wand erstreckt, zum Führen des Luftstromausgangs von
dem Lüfter,
und einen Luftfilter, der in Bezug zu dem Gehäuse eingebaut ist, zum Reinigen
der von dem Lüfter
zugeführten
Luft, wobei die Schaufel so ausgeformt ist, dass sie einen tragflügelartigen
Querschnitt aufweist, das Schaufelrad nicht mehr als vier Schaufeln
einschließt,
sowohl die Grundplatte als auch die Verkleidung so ausgeformt sind,
dass sie einen kreisförmigen
Umfang aufweisen, dass zumindest entweder die Grundplatte oder die
Verkleidung einen Verstärkungsabschnitt
aufweisen an ihrem Umfang und der Energieverbrauch des Motors innerhalb
eines Bereichs von 36 bis 44 W liegt, wenn die Luftstromvolumen-Ausgabe
vom Luftfilter in einem Bereich von 11,7-14,3 Kubikmeter/Minute
liegt.
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Wie
oben erklärt,
ist, da nicht mehr als vier Schaufeln in dem Schaufelrad vorgesehen
sind, die Reibung zwischen den Schaufeln und dem Luftstrom verringert,
was den Wirkungsgrad des Lüfters
anhebt und den Energieverlust verringert.
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Zusätzlich wird,
da ein Verstärkungsabschnitt
am kreisförmigen
Umfang der Grundplatte und der Verkleidung angeordnet ist, die Vibration
der Grundplatte und der Verkleidung durch Steigerung von deren Steifigkeit
unterdrückt.
Weiter kann durch Ausbildung eines eingerollten Abschnittes am Umfang
ein U-förmiges
Ausgleichsgewicht fest durch Bilden eines abgeflachten Abschnitts
angebracht werden. Da die Verlagerung des angebrachten Ausgleichsgewichts
von seiner geeigneten Position verhindert ist, ist das Auftreten
von Lärm
und Vibration aufgrund von Unwucht verhindert.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Frontansicht im Schnitt eines Luftreinigers einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Draufsicht im Schnitt eines Luftreinigers einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Schaufelrades einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Schaufel einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Variation der Schaufel einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Variation der Schaufel einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Schnittansicht einer, an einer Verkleidung und einer Grundplatte
befestigten Schaufel einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Frontansicht im Schnitt eines Schaufelrades einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Frontansicht im Schnitt eines Schaufelrades, welche die relative
Anordnung mit einer Führungsplatte
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine
Frontansicht im Schnitt eines Schaufelrades, welche eine Variation
der relativen Anordnung mit einer Führungsplatte einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 Kennlinien
des Energieverbrauchs, des statischen Drucks und des Druckverlusts
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
perspektivische Ansicht des Schaufelrades mit Ausgleichsgewichten
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 eine
perspektivische Ansicht des Schaufelrades, welches eine eingerollte
Kante aufweist und mit Ausgleichsgewichten einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14 eine
perspektivische Ansicht der eingerollten Kante des Schaufelrades
und des Ausgleichsgewichtes einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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15 eine
Schnittansicht der eingerollten Kante des Schaufelrades und des
Ausgleichsgewichtes einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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16 eine
Schnittansicht der eingerollten Kante des Schaufelrades und der
ersten Variation des Ausgleichsgewichtes einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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17 eine
Schnittansicht der eingerollten Kante des Schaufelrades und eine
zweite Variation des Ausgleichsgewichtes in einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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18 eine
Schnittansicht der eingerollten Kante des Schaufelrades und der
dritten Variation des Ausgleichsgewichtes in einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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19 eine
perspektivische Ansicht der vierten Variation des Ausgleichsgewichtes
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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20 eine
Frontansicht eines Luftreinigers des Standes der Technik;
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21 eine
Draufsicht eines Schaufelrades eines Luftreinigers des Standes der
Technik; und
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22 eine
perspektivische, auseinandergezogene Ansicht eines Schaufelrades
des Standes der Technik.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die 1 bis 19 beschrieben
werden. Wie in den 1 und 2 offenbart,
weist ein Luftreiniger in dieser Ausführungsform einen Lüfter 130,
einen Filter 105 und ein Gehäuse 101, zum Aufnehmen
des Lüfters 130 und
des Filters 105, auf. Der Lüfter 130 schließt ein Schaufelrad 102 und
einen Motor 103 zum Drehen des Schaufelrades 102 ein.
Eine Motorbasis 104, als Trageplatte gestaltet, trägt den Motor 103 in
dem Gehäuse 101.
Das Gehäuse 101 weist eine
obere Wand 101a, Seitenwände 101b und eine Öffnung in
seinem Bodenabschnitt zum Anbringen des Filters 105 auf.
Das Gehäuse 101 weist
einen Lufteinlass 106, der an seiner oberen Wand 101 ausgebildet
ist, auf. Eine Druckkammer 140 ist an der stromaufwärts gelegenen
Seite des Filters 105 innerhalb des Gehäuses 101 ausgebildet.
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Das
Schaufelrad 102 ist direkt mit der Drehwelle 103a des
Motors 103 verbunden und ist drehend durch den Motor 103 angetrieben,
um Luft vom Lufteinlass 106 einzuführen. Wenn sich das Schaufelrad 102 rollt,
wird die Luft vom Lufteinlass 106 durch eine Saugöffnung 102b des
Schaufelrades 102 angesaugt und wird von einer Ausblasöffnung 102c des
Schaufelrades 102 ausgeblasen. Der Luftstrom des Lüfters 130 wird
in ein zwischen der Motorbasis 104 und der oberen Wand 101a definiertes
Lüftergebiet
geführt.
Die Luft wird zu der Druckkammer 140 über das Lüftergebiet zugeführt, um
den statischen Druck davon zu erhöhen, und sie wird dann dem
Filter 105 zugeführt.
Der Filter reinigt die Luft durch Entfernen kleiner Partikel, wie
sie etwa einen Durchmesser so klein wie 0,1 μm aufweisen. Gewöhnlich wird ein
ULPA-(Ultra Low Penetration Air)-Filter oder ein HEPA-(High Efficiency
Particulate Air)-Filter als Filter 105 benutzt, wenn ein
hohes Reinheitsniveau erforderlich ist. Am Lufteinlass 106 ist
eine Trompetenform 106 vorgesehen, welche die Ansaugöffnung 102b verkleidet,
um so den anzusaugenden Luftstrom zu glätten.
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Der
Luftreiniger in dieser Ausführungsform weist
auch Leitplatten 107 auf, welche als Luftstrom-Richtelemente
wirken, und welche vertikal zwischen der oberen Wand 101a und
der Motorbasis 104 vorgesehen sind. Die Leitplatten 107 verbinden auch
die Motorbasis 104 und die obere Wand 101a, um
so eine kräftige
Verstärkung
des Gehäuses 101 zu
bieten. In einer bevorzugten Zusammenstellung weist die Motorbasis 104 eine
hexagonale Form auf, und ein Paar Leitplatten 107 sind
diagonal positioniert verteilt, wobei sie mit einem Ende mit der
Seitenwand verbunden sind. Das andere Ende 107a der Leitplatte 107 ist
so angeordnet, dass es einen vorbestimmten Abstand f vom äußeren Umfang
des Schaufelrades 102 beabstandet ist, und sie weist eine
Einrollung auf, um so den Luftstrom vom Schaufelrad weich ohne Induzieren
einer turbulenten Strömung,
wie in 2 gezeigt, zu leiten. Der Abstand f ist in Bezug
auf die gewünschte
Kennlinie des Lüfters 130 bestimmt,
wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-09-164259 geschrieben.
Weiter führt die
Einrollung der Leitplatte 107 die von dem Schaufelrad 102 ausgeblasene
Luft, um sie innerhalb der Druckkammer 140 zu verteilen,
was den dynamischen Druck um den äußeren Umfang des Schaufelrades 102 in
statischen Druck umwandelt. Somit nimmt das Luftstromvolumen, welches
von dem Filter 105 ausgeblasen wird, zu, durch die Zunahme
des statischen Drucks innerhalb der Druckkammer 140.
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Ein
detaillierterer Aufbau des Schaufelrades 102 wird nun mit
Bezug auf die 3 bis 10 und 12 erläutert. 3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Schaufelrades 102 dieser
Ausführungsform.
Das Schaufelrad 102 schließt eine Verkleidung 110,
eine Grundplatte 109, eine Mehrzahl von Schaufeln 108 und
einen runden Vorsprung 112 ein. Die Verkleidung 110 ist
in Scheibenform ausgebildet, und eine Saugöffnung 102b ist in
ihrer Mitte ausgebildet. Die Grundplatte 109 ist auch in
Scheibenform ausgebildet, und weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser
wie die Verkleidung 110 auf. Die Schaufeln 108 sind
zwischen der Verkleidung 110 und der Grundplatte 109 befestigt.
Ausblasöffnungen 102c sind
zwischen der Verkleidung 110, der Grundplatte 109 und
zwischen den angrenzenden Schaufeln 108 ausgebildet. Der
runde Vorsprung 112 ist an der Grundplatte 109 in
ihrem Rotationszentrum angebracht. In dieser Ausführungsform
weist die Schaufel 109 einen Querschnitt auf, welcher dem Tragflügel eines
Flugzeugs (im folgenden tragflügelartiger
Querschnitt) ähnelt.
Das Schaufelrad 102 ist so gestaltet, dass es nicht mehr
als vier Schaufeln 108 aufweist, um somit den Druckverlust
zwischen der Saugöffnung 102b und
der Ausblasöffnung 102c durch
Verringerung der Oberfläche
der Schaufeln 108 im ganzen zu verringern. Da insgesamt
die Oberfläche
der Luftstromwege von der Saugöffnung 102b zu
der Ausblasöffnung 102c völlig abnimmt,
nimmt die Reibung der Luftstromwege ab, was zu einer Verringerung
des Druckverlusts innerhalb des Schaufelrades 102 führt. In
dieser Ausführungsform
sind drei Schaufeln 108 innerhalb des Schaufelrades 102 angeordnet.
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Der
Aufbau der Schaufel 108 ist mit Bezug auf die 4 bis 7 beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, ist die Schaufel 108 durch
Biegen eines dünnen
Metallstücks
in einen tragflügelartigen
Querschnitt gebildet. Die Schaufel 108 weist an beiden Seiten,
sowohl an der Hochdruckseite 116 und auch an der Niederdruckseite 117 gekrümmte Oberflächen auf.
In dieser Ausführungsform
weist die Hochdruckseite 116 eine sich vorwölbend gekrümmte Oberfläche auf
und die Niederdruckseite 117 weist eine nach innen gekrümmte Oberfläche auf.
Das vordere Ende 113 der Schaufel 108 ist so ausgebildet,
dass es eine gekrümmte
Oberfläche
aufweist zum Glätten
des Eintritts der von der Saugöffnung 102b angesaugten Luft.
Das hindert die turbulente Strömung
an ihrem Entstehen und führt
dazu, den Wirkungsgrad des Lüfters
zu steigern und das Geräusch
des Lüfters
zu reduzieren. Das hintere Ende 114 der Schaufel 108 ist so
ausgestaltet, dass es durch Verbinden der beiden Enden des dünnen Metallstücks eine
scharfe Kante aufweist. Das hintere Ende 114 ist durch
Widerstandsschweißen
fixiert. Eine Mehrzahl von Zungen 111 ist an beiden Seiten
der Schaufel 108 ausgebildet, und zeigt in Richtung zu
der Verkleidung 110 und der Grundplatte 109. Eine
Mehrzahl von Schlitzen 118 ist in der Verkleidung 110 und
der Grundplatte 109 ausgebildet. Wie in 7 gezeigt,
sind die Zungen 111 in diese Schlitze 118 eingeschoben
und sie sind umgebogen, um die Schaufel 108 an der Verkleidung 110 und
der Grundplatte 109 zu befestigen. In der Schaufel 108 wird
ein Hohlraum gebildet, nachdem sie an der Verkleidung 110 und
der Grundplatte 109 befestigt ist. 5 zeigt
den Zustand, wenn alle Zungen 111 heruntergebogen sind.
Ursprünglich,
vor Einfügen
der Zungen 111 in die Schlitze 118, sind die Zungen 111 so
ausgebildet, dass sie von den Seiten der Schaufel 108 wegragen.
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Eine
Variation der Schaufel 108 ist mit Bezug auf die 5 und 6 erläutert. Bei
dieser Variation ist die Schaufel 108 aus zwei Teilen zusammengesetzt,
d.h. die Hochdruckseite 116 und die Niederdruckseite 117 sind
getrennt aus dünnen
Metallstücken
hergestellt. Das Stück
der Hochdruckseite 116 (im folgenden Hochdruckseiten-Stück 116)
ist so ausgebildet, dass es J-Form aufweist, und das abgerundete
Ende der J-Form erstreckt sich auf die Niederdruckseite, wie in 5 offenbart.
Das Stück
der Niederdruckseite 117 (im folgenden Niederdruckseiten-Stück 117)
ist so ausgebildet, dass es die Form einer leicht gekrümmten Platte
aufweist. Wie in den 5 und 6 gezeigt,
ist ein Ende des Niederdruckseiten-Stücks 117 mit
dem gerundeten Ende des J-förmigen
Hochdruckseiten-Stücks 116 verbunden,
und das andere Ende des Niederdruckseiten-Stücks 117 ist mit dem
geraden Ende des J-förmigen
Hochdruckseiten-Stücks 116 verbunden.
Auch die Schaufel 108 in dieser Variation weist einen tragflügelartigen
Querschnitt auf. Der Zusammenfügeabschnitt 115,
d.h. der verbundene Abschnitt des abgerundeten Endes des J-förmigen Hochdruckseiten-Stücks 116 und
des einen Endes des Niederdruckseiten-Stücks 117, ist an der
Rückseite
entgegen der Drehrichtung des Schaufelrades 102 angeordnet,
nämlich
an der Niederdruckseite der Schaufel 108, wenn sich das
Schaufelrad rollt. Weiter befindet sich der Zusammenfügeabschnitt 115 in
einem Abstand nicht kleiner als der maximale Wert der Dicke der
Schaufel 108 vom vorderen Ende 113. Der Zusammenfügeabschnitt
ist fließend
ausgebildet, um so das Abreißen
des Luftstroms zu verhindern, und er ist beinahe parallel mit dem
vorderen Ende 113 und schräg mit dem hinteren Ende 114 ausgebildet. Ähnlich wie
die in 5 offenbarte Schaufel 108 weist die Schaufel 108 in
dieser Variation eine Mehrzahl von Zungen 111 auf, die
an ihren Seiten ausgebildet sind und sie weist eine scharfe Kante
an ihrem hinteren Ende 114 auf, die durch Verbindung beider
Enden des Hochdruckseiten-Stücks 116 und
des Niederdruckseiten-Stücks 117 gebildet
wird. Auch die Zungen 111 sind in die an der Verkleidung 110 und
der Grundplatte 109 ausgebildeten Schlitze eingesteckt und
umgebogen, um die Schaufel 108 fest zu fixieren. Dies bewirkt
eine Verringerung des Verlustes durch austretende Luft durch schmale
Ritzen zwischen der Schaufel 108 und der Verkleidung 110 oder
der Grundplatte 109, was zu einer Steigerung des Wirkungsgrades
des Lüfters 130 führt.
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Die
erste Variation des Schaufelrades 108 wird mit Bezug auf 8 beschrieben.
In dieser Variation ist ein Verstärkungsring 119 als
Verstärkungsabschnitt
am äußersten
Umfang der Verkleidung 110 und entsprechend der Grundplatte 109 ausgebildet. Wie
in 8 offenbart, ist der innere Durchmesser D1s als
der Durchmesser des Kreises definiert, der durch die innersten Punkte,
an denen die Vorderseite jeder Schaufel 108 die Verkleidung 110 kontaktiert, definiert,
und der äußere Umfangsdurchmesser
D2s ist definiert als der Durchmesser des äußeren Umfangs des Schaufelrades,
d.h. eines Kreises, der durch die äußersten Punkte, an denen das
hintere Ende einer jeden Schaufel 108 angeordnet ist, bestimmt
ist. In dieser Variation ist das Verhältnis des inneren Durchmessers
D1s zum äußeren Umfangsdurchmesser
D2s (D1s/D2s) innerhalb eines Bereiches von 0,59-0,76 festgelegt.
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Variationen
des Verhältnisses
zwischen dem Schaufelrad 102 und dem Ende 107a der
Leitplatte 107 werden mit Bezug auf die 9 und 10 beschrieben.
Bei diesen Variationen ist das Ende 107a der Leitplatte
in der Nähe
des äußeren Umfangsdurchmessers
D2s angeordnet, um so den Lüfterwirkungsgrad
durch Verringerung des Abstandes f zu vergrößern. Ein Beispiel des Verhältnisses
zwischen dem Abstand f und dem Lüfterwirkungsgrad
ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-09-164259 beschrieben. 9 zeigt
ein Beispiel der Ausbildung zweier Einkerbungen an der Leitplatte 107,
so dass das Ende 107a nahe am äußeren Durchmesser D2s platziert
werden kann. 10 zeigt ein weiteres Beispiel
der Ausfor mung einer Einkerbung an der Leitplatte 107.
Diese Variation kann verwendet werden, wenn der Durchmesser der
Grundplatte 109 gleich dem äußeren Umfangsdurchmesser D2s
ist, und somit kleiner als der Durchmesser der Verkleidung 110.
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Wie
in 12 offenbart, wird, um so unerwünschte Vibration
oder Geräusch
zu verringern, ein U-förmiges
Ausgleichsgewicht 170 zumindest an jedem der flachen Abschnitte 109b, 110b der
Grundplatte 109 oder entsprechend der Verkleidung 110 angebracht.
Das Ausgleichsgewicht 170 weist Arme 170a auf,
welche parallele Seiten der U-Form bilden, und das Ausgleichsgewicht 170 klemmt
die flachen Abschnitte 109b, 110b mit den Armen 170a.
Das Ausgleichsgewicht 170 ist durch die elastischen Kräfte der
Arme 170a oder durch die Reibung zwischen dem Arm 170a und
der Oberfläche
der flachen Abschnitte 109b und 110b fixiert.
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Die
zweite Variation des Schaufelrades wird mit Bezug auf die 13-19 erläutert. Bei
dieser Variation ist ein Verstärkungsabschnitt
jeweils am äußeren Umfang
der Verkleidung 110 und der Grundplatte 109 ausgebildet.
Jeder der Verstärkungsabschnitte
ist so ausgebildet, dass er einen eingerollten Abschnitt 110a, 109a jeweils
an der äußeren Kante 109b, 110b der
Grundplatte 109 und der Verkleidung 110 aufweist
und an der gegenüberliegenden
Seite des Luftstromweges von der Saugöffnung 102b zu der
Ausblasöffnung 102c.
Dies glättet
den Luftstrom an der Ausblasöffnung
des Schaufelrades 102. Bei dieser Variation ist ein Abschnitt
der eingerollten Abschnitte 110a, 109a durch plastische
Deformation verformt und abgeflachte Abschnitte 109c, 110c sind, wie
in 14 gezeigt, ausgebildet. Die abgeflachten Abschnitte 109c, 110c werden
gewöhnlich
durch Pressformen geformt. Das Ausgleichsgewicht 170 ist an
zumindest einem der abgeflachten Abschnitte 109c, 110c angebracht.
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Das
Ausgleichsgewicht 170 ist so ausgebildet, dass es durch
Biegen einer Metallplatte eine U-Form hat, wie in den 15-18 gezeigt.
Wie in 15 gezeigt, weist das Ausgleichsgewicht 170 Arme 170a auf,
und ein Anschlag 170g ist an den Enden eines jeden Armes 170a ausgebildet.
Der Anschlag 170g ist durch den abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c verriegelt.
Zuerst wird das Ausgleichsgewicht 170 in der Art angebracht,
dass die Anschläge 170g den
abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c zusammendrücken. Als
nächstes
wird das Ausgleichsgewicht 170 nach innen zu einem Abschnitt
gedrückt,
wo der Anschlag 170g elastisch über den abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c sich vorwärts bewegt.
Hier wird der Anschlag 170g durch den abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c verriegelt,
was das Ausgleichsgewicht 170 an einer Auswärtsbewegung
hindert, d.h. in Richtung zur Entfernung des Ausgleichsgewichts 170.
Somit ist die Bewegung des Ausgleichsgewichts 170 in radialer
Richtung eingeschränkt.
Weiter wird die Bewegung des Ausgleichsgewichts in Umfangsrichtung 175 oder
in tangentialer Richtung auch, wie in 14 offenbart, eingeschränkt, da
beide Seiten des abgeflachten Abschnittes nicht abgeflacht verbleiben.
Folglich kann eine unerwartete Bewegung oder eine unerwünschte Bewegung
des Ausgleichsgewichts durch eine äußere Kraft verhindert werden.
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Bei
dieser Variation kann der abgeflachte Abschnitt 109c oder 110c an
irgendeiner Stelle des Umfangs angeordnet sein, da der eingerollte
Abschnitt 109a oder 110a jeweils über den
gesamten äußeren Umfang
der Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110 ausgebildet
ist, und die richtige Einstellung des dynamischen Gleichgewichts
wird erzielt. Zusätzlich verstärkt der
eingerollte Abschnitt 109a oder 110a jeweils die
Grundplatte 109 oder die Verkleidung 110, und
das Auftreten von Vibration und Geräusch am äußeren Umfang 109b oder 110b der
Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110 wird
unterdrückt.
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Bei
den oberen Variationen sind die Verstärkungsabschnitte sowohl am
kreisförmigen
Umfang der Grundplatte 109 und am kreisförmigen Umfang der
Verkleidung 110 ausgebildet. Jedoch wird, wenn sowohl die
Grundplatte 109 als auch die Verkleidung 110 ausreichende
Steifigkeit aufweist, um Vibration zu verhindern, der Verstärkungsabschnitt
am schwächeren
Teil ausgebildet, an der Grundplatte 109 oder an der Verkleidung 110.
Somit wird der Verstärkungsabschnitt
zumin dest an einer, der Grundplatte 109 und der Verkleidung 110,
ausgebildet, wenn eine Verstärkung
erforderlich ist.
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Die
Variationen des Ausgleichsgewichts 170 sind mit Bezug auf
die 16-18 erklärt. Diese Variationen sind
geschaffen, um dem Abreißen
des Luftstroms 160, bedingt durch die Turbulenz 160t an dem
Anschlag 170g vorzubeugen oder es zu unterdrücken.
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16 zeigt
eine erste Variation des Ausgleichsgewichts 170. Ein zurückgezogener
Abschnitt 109d oder 110d ist in radialer Richtung
an den eingerollten Abschnitt 109a, 110a angrenzend
ausgebildet in der Art, dass der zurückgezogene Abschnitt so angeordnet
ist, dass er zu dem Luftstromweg in Richtung der Ausblasöffnung 102c zeigt.
Das Ausgleichsgewicht ist auch U-förmig und eines seiner Arme 170b erstreckt
sich gerade und weist an seinem Ende einen leicht nach innen gekrümmten Abschnitt auf,
während
der andere Arm 170a einen Anschlag 170g ähnlich zu
dem in 15 offenbarten, aufweist. Wenn
das Ausgleichsgewicht 170 an den abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c angebracht
wird, erstreckt sich der Arm 170b entlang der inneren Oberfläche (der
zum Luftstrom 160 zeigenden Oberfläche) der Grundplatte 109 oder
der Verkleidung 110. Der leicht nach innen gekrümmte Abschnitt
ist innerhalb des zurückgezogenen
Abschnitts 109d oder 110d verriegelt und der Anschlag 170g ist
durch den abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c verriegelt. Wie
in 16 offenbart, wird die Grundplatte 109 oder
die Verkleidung 110 durch den Anschlag 170g und
den Arm 170b geklemmt und der Luftstrom 160 kann
weich entlang der inneren Oberfläche
der Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110 und
entlang der äußeren Oberfläche des
Armes 170b strömen.
Somit ist ein Abreißen
verhindert.
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Die
zweite Variation ist mit Bezug auf 17 erläutert. Bei
dieser Variation ist der Umfang der Grundplatte 109 oder
der Verkleidung 110 gegen die äußere Oberfläche (die dem Luftstrom 160 gegenüberliegende
Oberfläche)
ungefähr
um die Dicke des Ausgleichsgewichts 170 vorgespannt. Das
Ausgleichsgewicht 170 ist auch U-förmig und weist einen Arm 170c auf,
welcher sich nur gerade erstreckt, und der Arm 170a weist
an seinem Ende den Anschlag 170g auf. Wenn das Ausgleichsgewicht 170 an
dem abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c angebracht wird,
erstreckt sich der Arm 170c entlang der inneren Oberfläche (der
Oberfläche,
die zu dem Luftstrom 160 zeigt) des vorgespannten Abschnittes 109e oder 110e der
Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110, und
der Anschlag 170g ist durch den vorgespannten Abschnitt 109e, 110e ausgebildeten
Stufenabschnitt 109s, 110s verriegelt. Wie in 17 offenbart,
wird die Grundplatte 109 oder die Verkleidung 110 durch den
Anschlag 170g und den Arm 170c geklemmt, und der
Luftstrom 160 kann weich entlang der inneren Oberfläche der
Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110 und entlang
der äußeren Oberfläche des Arms 170c strömen. Dadurch
wird ein Abreißen
verhindert.
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Die
dritte Variation wird mit Bezug auf die 18 erläutert. Bei
dieser Variation ist der äußere Umfang
der Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110 auch
ungefähr
um die Dicke des Ausgleichsgewichts 170 ähnlich zu
der zweiten Variation zu der äußeren Oberfläche (der
Oberfläche
entgegengesetzt zu dem Luftstrom 160) vorgespannt. Das
Ausgleichsgewicht 170 ist auch U-förmig und weist einen Arm 170c auf,
welcher sich nur gerade erstreckt, und der Arm 170a weist
an seinem Ende den Anschlag 170g auf. Wenn das Ausgleichsgewicht 170 an
dem abgeflachten Abschnitt 109c oder 110c angebracht
wird, erstreckt sich der Arm 170c entlang der inneren Oberfläche (der
Oberfläche,
die zu dem Luftstrom 160 zeigt) des vorgespannten Abschnitts 109e oder 110e der
Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110, und
der Anschlag 170g wird durch den abgeflachten Abschnitt 109c, 110c verriegelt.
Wie in 18 offenbart, wird die Grundplatte 109 oder
die Verkleidung 110 durch den Anschlag 170g und
den Arm 170c geklemmt und der Luftstrom 170 kann
weich entlang der inneren Oberfläche
der Grundplatte 109 oder der Verkleidung 110 und
entlang der äußeren Oberfläche des
Armes 170c strömen.
Dadurch wird ein Abreißen verhindert.
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Da
die Ausgestaltungen in diesen Variationen das Auftreten des Abreißens verhindern,
kann eine Verbesserung der Lüfterkennlinien
und eine Verringerung des Geräusches
erreicht werden.
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Die
vierte Variation des Ausgleichsgewichts wird mit Bezug auf 19 erklärt. Bei
dieser Variation weist das Ausgleichsgewicht 170 einen
Massen-Anpassungsabschnitt 170e am
Ende eines der Arme 170a auf. Die Masse des Ausgleichsgewichts kann
durch Änderung
der Größe (der
Breite oder Länge)
des Massen-Anpassungsabschnitts 170e variiert werden, wobei
die Breite des Einschiebeabschnittes 170f konstant gehalten
wird. Es können durch Änderung
der Größe des Massen-Anpassungsabschnitts 170e Ausgleichsgewichte
vorbereitet werden, welche unterschiedliche Massen aufweisen. Eine
richtige Gleichgewichtseinstellung ist durch ausgewähltes Anbringen
des Ausgleichsgewichts, welches eine geeignete Masse aufweist, möglich. Durch
das Vorbereiten vieler Arten von Ausgleichsgewichten und die jeweilige
Anbringung des geeigneten, an den abgeflachten Abschnitt 109c, 110c wird eine
rasche Auswahl, eine rasche Montage und ein rascher Wechsel des
Ausgleichsgewichts erzielt. Wenn die Vorbereitung vieler Arten von
Ausgleichsgewichten zu kostenintensiv ist, ist es praktisch, nur eine
Art von Ausgleichsgewicht vorzubereiten, welches einen Massenanpassungsabschnitt 170e aufweist,
und das Gewicht durch Beschneiden der Breite oder Länge des
Massen-Anpassungsabschnitts 170e anzupassen. In diesem
Fall ist die Anbringung einer Kerbe, welche eine bestimmte Masse
anzeigt, falls der Massen-Anpassungsabschnitt dort beschnitten wird,
praktisch, um die Masse anzupassen. Der Massen-Anpassungsabschnitts 170e ist
an der gegenüberliegenden
Seite des Luftstromweges angeordnet, um dem Luftstrom kein Hindernis
zu bieten. Durch diese Variation ist eine Kostenreduzierung durch
die Standardisierung der Teile möglich.
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Als
Materialien für
das Schaufelrad 102 einschließlich des Ausgleichsgewichts 170 werden
solche Metallplatten, wie Aluminiumplatten mit Anti-Korrosionsbehandlung,
nichtrostende Platten und Stahlplatten mit Anti-Rost behandlung eingesetzt.
Wenn der Luftreiniger in dieser Ausführungsform in der Decke eines
Reinraums, speziell zur Herstellung von Halbleitern darin, wo ein
hoher Reinheitsgrad erforderlich ist, eingebaut wird, werden Edelstahlplatten eingesetzt,
um Korrosion durch dort im Innern verwendete korrosive Gase zu verhindern.
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Ein
Luftreiniger in dieser Ausführungsform wird
in einem Gitterrahmen von 600 min × 1200 mm eingebaut, welcher
an der Decke eines Reinraums angeordnet ist. Ein Beispiel für die Spezifikation
des Luftreinigers ist wie folgt: Wie für jede Komponente, ist der
Motor 103 ein Asynchronmotor, betrieben mit 200V, 50Hz
mit 3 Phasen, mit einer Leistungsabgabe von 26W; der Turbolüfter 130 ist
eine Kombination des Motors 103 und des Schaufelrades 102 mit
tragflügelartigen
Schaufeln 108 und er weist einen äußeren Umfangsdurchmesser D2s
von 340 mm auf; der Filter 105 hat einen maximal angegebenen
Druckverlust von 10,5 mm Aq (durchschnittlicher Druckverlust 9,5
mm Aq) bei einem angegebenen Luftstromvolumen von 18,5 Kubikmeter/min.
Wenn der Luftreiniger in Betrieb ist, ist gemäß der Kombination der Kennlinien
des Turbolüfters 130 und
des Filters 105 ein Luftstromvolumen von 13 Kubikmeter/min
und eine durchschnittliche Luftstromgeschwindigkeit von 0,3 m/s
vorgesehen bei einem statischen Druckverlust von 29,4 Pa (3 mm Aq),
wie in 11 offenbart. In diesem Zustand
beträgt
der Energieverbrauch des Luftreinigers, wie in 11 offenbart,
40W und der Geräuschpegel
liegt dann bei 43-42dB. Da die in den Spezifikationen aufgenommenen
Daten aufgrund der Variation der Spezifikation jeder Einzelkomponente variieren,
wurde die erlaubte Bandbreite der Variation für das Luftstromvolumen und
den Energieverbrauch innerhalb von 10% der angegebenen Werte (90%-110%
der angegebenen Werte) festgelegt.