JP2005226926A

JP2005226926A - エアシャワー

Info

Publication number: JP2005226926A
Application number: JP2004036300A
Authority: JP
Inventors: Tomiyuki Takahashi; 富行高橋
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】エアシャワーにおける消費電力を低減するとともに小型・省スペース化を図る。
【解決手段】パンカルーバ７を介してジェット気流を吹出すための駆動送風源として、従来は交流誘導電動機とシロッコファンとを用いていたが、この発明では直流電動機（図ではＤＣブラシレスモータ）２Ａとターボファン３Ａとを用いることにより、特に省エネ化を図る。交流誘導電動機とシロッコファンとを用いるものに比べ、ほぼ半分の省電力効果が得られる。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体・液晶工場、製薬・薬品工場などのクリーンルームの入り口に設置されるエアシャワーに関する。

従来のエアシャワーの構成例を図５に示す。図５（ａ）は正面から見た断面図、同（ｂ）は側面から見た断面図である。
図示のように、エアシャワーは制御部１、ＡＣモータ（例えば、交流誘導電動機）２Ｂ、シロッコファンと呼ばれる多翼形送風機３Ｂ、高性能フィルタ５、側面フレーム６、パンカルーバー（ジェット気流吹出し口）７およびプレフィルタ８等から構成される。Ｓ１は扉センサー、Ｓ２は入室センサーを示す。

すなわち、駆動送風源としては図５のように、従来はＡＣモータ２Ｂとシロッコファン３Ｂが主に用いられてきたが、モータ効率・ファン効率ともに十分でなく、省電力の要求に応えられないという難点がある。また、交流誘導電動機は電源周波数とモータの極数によって定まる回転数で運転されるため、同一ファンを使用した場合５０Ｈｚと６０Ｈｚとで図１０（ａ）の実測結果に示すように異なり、塵埃の払い落とし効果に差異が生じるという不具合もある。

ところで、エアシャワーの機能は、入室した人や物へ高風速のジェット気流を吹き付け、それらに付着した塵埃を落とすことにある。そして、その動作が終了した後、すなわち入室者らが存在しない状態では、エアシャワーの清浄度を回復させる必要があり、低風速のジェット気流の吹出しによる内部循環気流を形成して、浮遊する塵埃を例えばＨＥＰＡフィルタなどの高性能フィルタ５でろ過するようにしている。

例えば特許文献１に開示されているモータファンは、図６に示すようにタイマー設定回路１１、運転・停止主回路１３および極数切換回路１４等からなる制御部１を用いてＡＣ極数切換モータ２Ｂを制御することにより、上述の高速気流と低速気流を形成するようにしている。図７に図６の制御フローを示す。図７では扉センサーＳ１と入室センサーＳ２の検知信号により、タイマー設定回路１１のタイマーが起動され、モータ２極運転による高速ジェット動作が一定時間行なわれた後、モータ４極運転に切換わって、清浄化運転が行なわれる。

しかし、上記の方法は極数切換が複雑になるという難点がある。そこで、高速モータファンと低速モータファンを別々に設ける方法が考えられるが、構造・制御とも二重となりコスト高になる。
これに対する交流誘導電動機の可変速手段として、図８のような整流・インバータ回路１５を用いて、図９のように高速運転と低速運転を行なう、例えば特許文献２に示すものがある。

実公昭５８−０１１４３３号公報特開２００２−０９８３７８号公報

しかし、図８，９に示すものによれば、電源周波数によるジェット気流風速の差異には対応できるものの、効率が悪く省電力にならないだけでなく、同期速度を超えての回転数制御には限界があるため、省スペース化を狙うファンの小型化に制約が生じるという問題がある。
また、シロッコファンは一般に小口径であるため、高風速のジェット気流を得ようとすると、例えば図１０（ｂ）の特性に示すように、比較的高い回転数領域での運転が必要になる。このため、エアシャワー内での発生騒音が大きくなり、入室者に不快感を与えるという問題もある。

なお、図１０（ａ）が図６，７に対応する特性図、同（ｂ）が図８，９の場合の特性図である。図１０（ａ）の特性は、モータとして両軸切換モータを使用し、高速２極で出力４００Ｗ、低速４極で出力２００Ｗ、ファンとしてはφ２１５のものを２個使用した場合のもので、電源入力周波数は５０または６０Ｈｚである。また、図１０（ｂ）の特性は図１０（ａ）に、電源入力周波数は５０または６０Ｈｚで、出力周波数を６０Ｈｚに設定したインバータを付加した場合のものである。
したがって、この発明の課題は、以上のような問題を解決するとともに省エネ化を図り、併せて小型・省スぺース化等を図ることにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、ジェット気流を吹出すための駆動送風源を、ＤＣブラシレスモータまたは同期モータを含む直流モータと、後向き羽根翼形送風機とから構成することを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記ジェット気流の風速を、前記直流モータの回転数制御により、任意に可変可能とすることができる（請求項２の発明）。

上記請求項２の発明においては、前記回転数制御は、高風速のジェット気流吹出し時運転回転数と、低風速のジェット気流吹出し時運転回転数とで、設定切換えにより行なうことができる（請求項３の発明）。また、請求項１〜３のいずれかの発明においては、遠方監視制御装置を付加し、前記エアシャワーの状態情報の監視とエアシャワーの運転条件の変更とを遠方から可能にすることができる（請求項４の発明）。

この発明によれば、省電力化はもとより、小型化・省スペース化，ジェット気流風速設定機能の向上，低騒音化および監視・制御機能の付加などを図ることができる。

図１はこの発明の実施の形態を示すエアシャワー構成例、図２はその制御ブロック図、図３はその制御フロー図、図４はエアシャワー特性図である。
図１，図２からも明らかなように、従来のような交流誘導電動機とシロッコファンの組み合わせ（総合効率２０〜２５％）に代えて、直流モータ（図１、２ではＤＣブラシレスモータ）２Ａと後向き羽根翼形送風機（いわゆるターボファン）３Ａとを組み合わせて構成し、大幅な省電力化を図るものである。なお、ＤＣブラシレスモータに代えて同期モータを用いても良い。

すなわち、クリーンルームに設置される機器にはイニシャルコストの低廉化，小型化に加えて、このところとみにランニングコストが重視されるようになっており、とりわけ省電力化に対する要求が高まってきている。つまり、クリーン機器では送風能力と消費電力との比、すなわち総合効率を如何に向上させるかが大きな課題であり、これを達成するにはモータ効率およびファン効率双方に対する対策が必要になる。この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、図１，２のように直流モータとターボファンを用いることで、上記課題の達成を図るものである。

このように構成することにより、図５と同じ数のジェット気流吹出し口、すなわちパンカルーバーを備えたエアシャワーにおける消費電力の実測試験結果を比較すると、図１０に示す従来方法によるものに対しこの発明によるものは図４のように、約１／２となる省電力効果をもたらすことが判明している。また、ジェット気流吹出し風速が約１０％上回る性能が得られており、塵埃払い落とし効果の向上も期待できる。

この発明は、上記以外にも次のような特徴を有している。
ａ）小型・省スペース
この発明は直流モータを駆動源とするもので、基本的にはモータまたは羽根の電気的，機械的限界を超えない範囲まで、回転数を上げることができる。したがって、交流誘導電動機のように同期速度以上の回転数に対する動作限界の制約を受け難いため、ファンを大型化することなく回転数の上昇のみで目標とする送風能力を得ることができる。その結果、同一送風能力を基準にした場合、モータファンひいてはエアシャワーの小型化・省スペースの効果を期待できる。

ｂ）ジェット気流風速設定機能の向上
この発明では、当然ながら電源周波数の相違によるジェット気流風速の差異は発生しない。
また、図２に示す速度設定運転制御回路１２２において、風速を可変設定するための手元操作手段または遠方制御手段を付加することができ、速度制御すなわち回転数・吹出し風速制御の範囲は、０〜モータ出力定格値に相当する回転数まで簡単かつ任意に調整できる。
さらに、この過程で、高風速時回転数および低風速時回転数を設定回路１２２に記憶させておくことも可能であり、風速設定の操作性・利便性を向上できる。

ｃ）低騒音化
ターボファン３Ａは、ブレード面積の比較的大きい翼形羽根を枚数を少なく（通常５〜７枚程度）して、大きめ（通常φ４００〜４５０程度）の円周プレート上に配置している。比較的低い回転数（通常１０００〜１３００ｒｐｍ程度）で所要の静圧能力が出せるように設計されており、低騒音が特徴の１つである。
この特性に着目し、エアシャワーの低騒音化に結びつけるため、ファンの吸込み・吹出し経路損失を最小にする改善を重ねた結果、シロッコファンとの比較で約８ｄＢ（Ａ）以上の騒音低減効果が得られた。

ｄ）監視・制御機能の付加
エアシャワーの状態情報（運転・停止、故障、回転数、負荷電流、運転・故障履歴など）の遠方監視と運転条件（回転数など）変更等が可能な遠方監視制御盤４を付加することにより、異常発生時の復旧対応性、定期メンテナンス等の機器運転管理および予防保全などの管理レベルを向上させることができる。

この発明の実施の形態を示す構造断面図図１の制御ブロック図図１，２の制御フロー図図１の特性図従来例を示す構造断面図図５の第１の制御ブロック図図５，６の制御フロー図図５の第２の制御ブロック図図８の制御フロー図図５の特性図

符号の説明

１…制御部、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…モータ、３Ａ，３Ｂ…ファン、４…遠方監視制御盤、５…高性能フィルタ、６…側面フレーム、７…パンカルーバー、８…プレフィルタ、１１…タイマー設定回路、１２…コントローラ、１２１…整流・インバータ回路、１２２…速度設定運転制御回路、１２３…モータ制御回路、Ｓ１…扉センサー、Ｓ２…入室センサー。

Claims

ジェット気流を吹出すための駆動送風源を、ＤＣブラシレスモータまたは同期モータを含む直流モータと、後向き羽根翼形送風機とから構成することを特徴とするエアシャワー。
前記ジェット気流の風速を、前記直流モータの回転数制御により、任意に可変可能とすることを特徴とする請求項１に記載のエアシャワー。
前記回転数制御は、高風速のジェット気流吹出し時運転回転数と、低風速のジェット気流吹出し時運転回転数とで、設定切換えにより行なうことを特徴とする請求項２に記載のエアシャワー。
遠方監視制御装置を付加し、前記エアシャワーの状態情報の監視とエアシャワーの運転条件の変更とを遠方から可能にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエアシャワー。