JP2006055822A - ファンフィルタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 高い化学的空気浄化機能を得ながらもメンテナンス負担の小さいファンフィルタユニットを提供する。
【解決手段】 ユニットケース１２に除塵フィルタ１５を収容するとともに、空気取入口１４からユニットケース内に空気Ａを取り入れて、その取り入れ空気Ａを除塵フィルタ１５を通じて空気吹出口１３から吹き出させるファン７をユニットケース１２に装備するファンフィルタユニットにおいて、内部に空気Ａを通過させる容器部１７を、その容器部１７を通じて空気取入口１４からユニットケース内に空気Ａを取り入れる状態、又は、空気取入口１４からユニットケース内に取り入れた空気Ａを容器部１７に通過させる状態に配置してユニットケース１２に装備し、この容器部１７に、その内部での空気流動により容器部内において浮遊させる多数の粒体２０を収容し、これら粒体２０の表面に光触媒Ｘを備えさせるとともに、容器部１７の内部に光を照射する光源２１を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、クリーンルームの天井部などに設置するファンフィルタユニットに関し、詳しくは、空気取入口と空気吹出口とを形成したユニットケースに除塵フィルタを収容するとともに、前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れて、その取り入れ空気を前記除塵フィルタを通じて前記空気吹出口から吹き出させるファンを前記ユニットケースに装備してあるファンフィルタユニットに関する。

従来、この種のファンフィルタユニットでは、空気中の塵埃をＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタ等の除塵フィルタにより除去する除塵機能に加えて、建材や機材から発生するアウトガスなどのガス状汚染物質を除去する化学的な空気浄化機能が要求される場合、中和用物質を添着した吸着剤やイオン交換繊維を用いたシート型やプリーツ型などのケミカルフィルタを除塵フィルタとともにユニットケースに装備して、それらケミカルフィルタ及び除塵フィルタを通過させることで塵埃及びガス状汚染物質を除去した空気を空気吹出口から吹き出すようにしていた。

また、ケミカルフィルタに代え、ろ紙や網状体に光触媒を添着した光触媒フィルタ、及び、その光触媒に光照射する光源を、除塵フィルタとともにユニットケースに装備して、それら光触媒フィルタ及び除塵フィルタを通過させることで塵埃及びガス状汚染物質を除去した空気を空気吹出口から吹き出すようにしたファンフィルタユニットもある（特許文献１参照）。

特開２００４−１３２６２０号公報

しかし、ファンフィルタユニットのユニットケースにはスペース上や重量上の制約から小型なファンしか装備できない為、ケミカルフィルタを除塵フィルタとともにファンフィルタユニットのユニットケースに装備する場合、空気通過抵抗の小さい低圧損のケミカルフィルタ（すなわち、通過空気の圧力損失が小さいケミカルフィルタ）しか使用できないが、低圧損のケミカルフィルタは、フィルタ要素部分の密度や厚さが限られることで捕集容量が小さく制限される為、破過に至るまでの寿命が短くて頻繁なフィルタ交換（例えば、半年〜数ヶ月ごとの交換）が必要になり、この為、ケミカルフィルタを除塵フィルタとともにユニットケースに装備するファンフィルタユニットでは、メンテナンスの負担が大幅に大きくなる問題があった。

一方、光触媒フィルタは、光触媒に対する光照射を良好にする上で、フィルタ要素部分に大きな開口率が要求されるとともに、フィルタ要素部分の厚さが制限される為、低圧損にはなるものの、光触媒の添着面積が限られて通過空気と光触媒との接触率が小さくなり、この為、光触媒フィルタには破過の問題がないものの、光触媒フィルタを除塵フィルタとともにユニットケースに装備するファンフィルタユニットでは、空気中のガス状汚染物質を除去する化学的な空気浄化機能が低いものになる問題があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な構造の採用により、除塵機能に加えて高い化学的空気浄化機能を備えながらメンテナンスの負担が小さいファンフィルタユニットを提供する点にある。

〔１〕本発明の第１特徴構成はファンフィルタユニットに係り、その特徴は、
空気取入口と空気吹出口とを形成したユニットケースに除塵フィルタを収容するとともに、前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れて、その取り入れ空気を前記除塵フィルタを通じて前記空気吹出口から吹き出させるファンを前記ユニットケースに装備してあるファンフィルタユニットにおいて、
内部に空気を通過させる容器部を、その容器部を通じて前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる状態、又は、前記空気取入口からユニットケース内に取り入れた空気を前記容器部に通過させる状態に配置して前記ユニットケースに装備し、
この容器部に、その内部での空気流動により容器部内において浮遊させる多数の粒体を収容し、これら粒体の表面に光触媒を備えさせるとともに、前記容器部の内部に光を照射する光源を設けてある点にある。

つまり、この第１特徴構成のファンフィルタユニットでは、容器部内の通過過程において空気を浮遊状態にある粒体の表面の光触媒に対し光源からの光照射の下で接触させ、これにより、光触媒の作用で通過空気中のガス状汚染物質を除去する。また、容器部よりも下流側又は上流側において空気を除塵フィルタに通過させることで空気中の塵埃を除去し、これら容器部及び除塵フィルタの通過によりガス状汚染物質及び塵埃を除去した空気をファンによりユニットケースの空気吹出口から吹き出させる。

そして、この第１特徴構成によれば、容器部内において空気流動により浮遊させる多数の粒体の表面に光触媒を備えさせるから、それら粒体の収容量（換言すれば、光触媒の添着面積）を大きくして光触媒と通過空気との接触率を大きく確保しながらも、粒体表面の光触媒に対して均一な状態で良好に光照射し得るとともに、空気の通過抵抗も小さくすることができる。

すなわち、光触媒フィルタを除塵フィルタとともにユニットケースに装備するファンフィルタユニットに比べれば、光触媒と通過空気との接触率を大きく確保できることで、空気中のガス状汚染物質を除去する化学的な空気浄化機能を効果的に高めることができ、また、ケミカルフィルタを除塵フィルタとともにユニットケースに装備するファンフィルタユニットに比べれば、破過の問題がない光触媒の利用によりメンテナンスの負担を大幅に軽減でき、これにより、除塵機能に加え高い化学的空気浄化機能を備えながらメンテナンスの負担が小さいファンフィルタユニットにすることができる。

なお、第１特徴構成の実施においては、粒体を収容した容器部を通じて空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造（略言すれば、容器部をユニットケースの外部や空気取入口に装備する構造）、あるいは、空気取入口からユニットケース内に取り入れた空気を容器部に通過させる構造（略言すれば、容器部をユニットケース内に装備する構造）のいずれを採ってもよい。

また、第１特徴構成の実施において、空気流れ方向における容器部とファンと除塵フィルタとの配置順序も、特定の１つの配置順序に限られるものではなく、種々の条件等に応じて決定すればよい。

容器部に収容する粒体は、発泡樹脂製のものや樹脂製中空構造のものなど、容器部における通過空気により浮遊させ得るものであれば、どのような材質・構造のものであってもよく、場合によっては、光触媒そのものにより形成した粒体であってもよい。

除去対象のガス状汚染物質は、有機性ガスや酸性ガス、あるいは塩基性ガスなど、光触媒によって除去し得るものであれば、どのようなものであってもよく、また、粒体の表面に備えさせる光触媒も、酸化チタンを初めとして光触媒機能のあるものであれば、種々のものを使用でき、除去対象のガス状汚染物質などに応じて選択すればよい。

〔２〕本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
直方体形状の前記ユニットケースの下面部を前記空気吹出口にするとともに、前記ユニットケースの上面部に前記空気取入口を設ける構造において、
前記容器部を、その底部に形成した空気流入口から空気を流入させる構造にして、前記ユニットケースの上面部の上方近傍で、かつ、平面視において前記空気取入口の側方に配置し、
この容器部を通じて前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造にしてある点にある。

つまり、一般的な天井配置型のファンフィルタユニットでは、直方体形状のユニットケースの下面部を空気吹出口にするとともに、ユニットケースの上面部に空気取入口を設けるケース構造が採られるが、第２特徴構成によれば、この一般的なケース構造において、容器部をユニットケースの上面部の上方近傍でかつ平面視において空気取入口の側方に配置するから、ユニットケース及びその内部には大きな改良を施すことなく、また、コンパクトな状態で容器部をユニットケースに装備することができる。

また、容器部をその底部に形成した空気流入口から空気を流入させる構造にして上記の箇所（ケース上面部における空気取入口の側方）に配置するから、容器部を通過させた空気をユニットケースの空気取入口に導く風路構造も簡単にすることができ、これらの点で、ユニットの製作を容易にすることができる。

そしてまた、容器部をその底部に形成の空気流入口から空気を流入させる構造にするから、容器部内で粒体を上向きの空気流動により効果的に浮遊させて、そのことで粒体表面の光触媒に対する光照射を促進することもでき、この点、化学的な空気浄化機能を高く確保する面でも一層有利にすることができる。

〔３〕本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
直方体形状の前記ユニットケースの下面部を前記空気吹出口にするとともに、前記ユニットケースの上面部に前記空気取入口を設ける構造において、
前記ユニットケースの上面部側に配置して前記ユニットケースに取り付ける付属ケースに、前記容器部、前記空気取入口に対する接続口、並びに、その接続口と前記容器部の空気流出口とを連通させる内部風路を設け、
この付属ケースを前記ユニットケースに取り付けた状態で、前記容器部、前記内部風路、前記接続口を通じてユニットケース内に空気を取り入れる構造にしてある点にある。

つまり、前述の如く、直方体形状のユニットケースの下面部を空気吹出口にするとともに、ユニットケースの上面部に空気取入口を設ける構造は、天井配置型のファンフィルタユニットにおいて採られる一般的なケース構造であるが、第３特徴構成によれば、この一般的なケース構造において、付属ケースを取り付ければ、ユニットケースに対する容器部の装備、並びに、容器部の空気流出口とユニットケースの空気取入口との風路接続を完了でき、この点で、ユニットの製作を一層容易にすることができ、特に、一般的なケース構造の既設のファンフィルタユニットに対して化学的な空気浄化機能を追加する場合に有利となる。

〔４〕本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記容器部を、その内部で上向きに流動させた空気を横向きの多孔状の空気流出口から容器部外へ流出させることにより、浮遊状態にある多数の前記粒体を前記多孔状空気流出口の側へ偏らせる構造にしてある点にある。

つまり、この第４特徴構成によれば、容器部内での上向きの空気流動により粒体を効果的に浮遊させて、粒体表面の光触媒に対する光照射を促進することができ、また、その上向き流動の空気を横向きの多孔状空気流出口から容器部外へ流出させるようにして、浮遊状態にある多数の粒体を多孔状空気流出口の側へ偏らせることにより、それら多数の粒体の集密度を高くして粒体表面の光触媒に対する通過空気の接触率も高めることができる。

すなわち、第４特徴構成によれば、光触媒に対して良好に光照射することと、光触媒に対する通過空気の接触率を高めることとの両立を一層効果的に達成することができて、空気中のガス状汚染物質を除去する化学的な空気浄化機能を一層効果的に高めることができる。

〔５〕本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記容器部の空気流入口又は空気流出口に、前記ファンによる空気取り入れを補助する補助ファンを装備し、この補助ファン装備の容器部を通じて前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造にしてある点にある。

つまり、多数の粒体を収容した容器部を通じて空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造では、容器部を備えない場合に比べファンフィルタユニット全体としての空気の通過抵抗が増大するが、第５特徴構成によれば、この空気通過抵抗の増大にかかわらず、空気取り入れ及び空気吹き出し用の本来のファンとそれを補助する補助ファンとにより、十分な空気処理風量（すなわち、空気吹出口からの吹出し空気風量）を得ることができる。

また、容器部の空気流入口又は空気流出口に補助ファンを装備するから、容器部と補助ファンとを一体化した状態でユニットケースに組み付ける製作形態を採ることができ、さらに、容器部を通じて空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造にするから、ユニットケースに対する容器部そのものの組み付けも容易にすることができ、これらの点で、ユニットの製作を容易にすることができる。そして特に、既設のファンフィルタユニットに対して化学的な空気浄化機能を追加する場合に有利となる。

図１はクリーンルームの空調設備構成を示し、対象室１の天井部にファンフィルタユニット２を行列配置で並設し、このファンフィルタユニット群の上方における天井裏空間を給気チャンバ３にするとともに、対象室１の床４を通気可能な構造にし、この床４の下方における床下空間を排気チャンバ５にしてある。そして、対象室１の一側には風路室６を対象室１に隣接させて形成し、この風路室６を通じて天井裏空間の給気チャンバ３と床下空間の排気チャンバ５とを連通させてある。

つまり、このクリーンルームでは、各ファンフィルタユニット２に装備のファン７により、給気チャンバ３から各ファンフィルタユニット２に空気Ａを取り入れて、その取り入れ空気Ａを各ファンフィルタユニット２から対象室１へ下向き平行流の状態で吹き出し、これに併行して、対象室１の室内空気Ａを通気構造の床４、床下空間の排気チャンバ５、風路室６を通じて給気チャンバ３へ循環させる。そして、この循環において、各ファンフィルタユニット２で通過空気Ａを浄化することにより、対象室１の室内を清浄度の高い状態に保つ。

８は外調機９により処理した外気ＯＡを上記の空気循環系に対して供給する外気導入路、１０は外気導入路８からの外気導入量に相当する量の空気を排気ＥＡとして上記の空気循環系から外部へ排出する排気路であり、この外気導入と空気排出とによる換気をもって対象室１の室内を新鮮雰囲気に保つ。また、１１は循環空気Ａを所定温度に調整する熱交換器であり、この熱交換器１１による循環空気Ａの温度調整により対象室１の室内を所定温度に維持する。

ファンフィルタユニット２は、図２，図３に示す如く、直方体形状のユニットケース１２を備え、このユニットケース１２の下面部を対象室１に対して臨ませる空気吹出口１３にするととともに、ユニットケース１２の上面部における中央部に空気取入口１４を形成してある。

ユニットケース１２の内部は、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの除塵フィルタ１５をそれにより空気吹出口１３を覆う状態に収容するフィルタ収容部にしてあり、また、空気取入口１４には、その空気取入口１４を通じて空気Ａをユニットケース１２内に取り入れ、その取り入れ空気Ａを除塵フィルタ１５に通過させて空気吹出口１３から吹き出させるファン７を装備してある。

そしてまた、天井部に並設するファンフィルタユニット２の全部又は一部については、空気取り入れ及び空気吹き出し用のファン７と除塵フィルタ１５とを備える上記の基本構造に加え、平面視形状をユニットケース１２とほぼ同形同大にした直方体形状の付属ケース１６を、ユニットケース１２の上面部側に配置してユニットケース１２に取り付けてある。

この付属ケース１６には、内部に空気Ａを通過させる２つの容器部１７をユニットケース１２の上面部の上方近傍で、かつ、平面視において空気取入口１４の両側方に位置させる振り分け配置で形成するとともに、ユニットケース１２の空気取入口１４に対する接続口１８、及び、その接続口１８と両容器部１７の空気流出口１７ｂとを連通させるチャンバ状の内部風路１９を形成してあり、この付属ケース１６をユニットケース１２に取り付けることにより、付属ケース１６の両容器部１７、内部風路１９、接続口１８を通じて空気取入口１４からユニットケース１２内に空気Ａを取り入れる構造にしてある。

各容器部１７は、その底面部に形成した多孔状の空気流入口１７ａから給気チャンバ３における空気Ａを上向きに流入させるとともに、側面部の上部に形成した横向き多孔状の空気流出口１７ｂから通過空気Ａを内部風路１９へ横向きに流出させる構造にしてあり、そして、これら容器部１７には、その内部での空気流動により容器部内において浮遊させる多数の粒体２０を収容し、これら粒体２０の表面には光触媒Ｘを備えさせてある。また、各容器部１７には、その内部に光を照射する光触媒用の光源２１を装備してある。

つまり、この付属ケース１６を取り付けたファンフィルタユニット２では、容器部１７内の通過過程において給気チャンバ３からの取り入れ空気Ａを浮遊状態にある粒体２０の表面の光触媒Ｘに対し光源２１からの光照射の下で接触させ、これにより、光触媒Ｘの作用で取り入れ空気Ａ中のガス状汚染物質を除去し、また、これに続き、その空気Ａを除塵フィルタ１５に通過させることで取り入れ空気Ａ中の塵埃を除去し、これら容器部１７及び除塵フィルタ１５の通過によりガス状汚染物質及び塵埃を除去した清浄な空気Ａをファン７によりユニットケース１２の空気吹出口１３から対象室１内へ吹き出させる。

また、容器部１７では、底面部に形成した空気流入口１７ａからの空気流入による上向きの空気流動により粒体２０を効果的に浮遊させて、粒体表面の光触媒Ｘに対する光照射を促進するとともに、その上向き流動の空気Ａを横向きの空気流出口１７ｂから流出させて、浮遊状態にある多数の粒体２０を空気流出口１７ｂの側へ偏らせる傾向を生じさせることで、それら多数の粒体２０の集密度を高くして粒体表面の光触媒Ｘに対する通過空気Ａの接触率も高めるようにし、これにより、空気Ａ中のガス状汚染物質を光触媒Ｘの作用により除去する化学的な空気浄化機能を一層高めるようにしてある。

なお、容器部１７における底部（すなわち、多孔状空気流入口１７ａの形成部）の外面側は、ファン７による空気取り入れを補助する補助ファン２２の取り付けが可能な構造にしてあり、必要であれば、図４に示す如く、容器部１７の底部に補助ファン２２を装備することで、空気吹出口１３からの清浄空気Ａの吹き出し風量を大きく確保するとともに、容器部１７内における粒体２０の浮遊を促進するようにしてある。

〔別の実施形態〕
次に本発明の別実施形態を列記する。
本発明の実施において、ファンフィルタユニット２におけるユニットケース１２及び各部の具体的構造は前述の実施形態で示した構造に限られるものではなく、また、容器部１７の装備構造もファンフィルタユニット２におけるユニットケース１２及び各部の構造に応じて種々の変更が可能であり、場合によっては、空気取入口１４から取り入れた空気Ａをユニットケース１２内において容器部１７に通過させる構造にしてもよい。

前述の実施形態では、容器部１７をその底部の空気流入口１７ａから空気Ａを流入させて、その流入空気Ａを側部の空気流出口１７ｂから流出させる構造にしたが、この構造に限らず、容器部１７内の粒体２０を通過空気Ａにより浮遊させ得る構造であれば、空気流入口１７ａ及び空気流出口１７ｂの配置を含めて容器部１７の具体的構造は種々の変更が可能である。

前述の実施形態では、補助ファン２２を装備する場合、その補助ファン２２を容器部１７の空気流入口１７ａに装備する構造を示したが、これに代え、補助ファン２２を容器部１７の空気流出口１７ｂに装備する構造や、補助ファン２２を容器部１７とは別箇所に配置してユニットケース１２に装備する構造などにしてもよい。

本発明は、除塵機能に加えて、空気中のガス状汚染物質を除去する化学的な空気浄化機能が要求される種々の用途・形式のファンフィルタユニットに適用することができる。

クリーンルームの空調設備構成を示す図 ファンフィルタユニットの側面視構造図 ファンフィルタユニットの平面視構造図 補助ファンを装備した状態を示すファンフィルタユニットの側面視構造図

符号の説明

１４ 空気取入口
１３ 空気吹出口
１２ ユニットケース
１５ 除塵フィルタ
７ ファン
Ａ 空気
１７ 容器部
２０ 粒体
Ｘ 光触媒
２１ 光源
１７ａ 空気流入口
１６ 付属ケース
１８ 接続口
１７ｂ 空気流出口
１９ 内部風路
２２ 補助ファン

Claims (5)

1. 空気取入口と空気吹出口とを形成したユニットケースに除塵フィルタを収容するとともに、前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れて、その取り入れ空気を前記除塵フィルタを通じて前記空気吹出口から吹き出させるファンを前記ユニットケースに装備してあるファンフィルタユニットであって、
   内部に空気を通過させる容器部を、その容器部を通じて前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる状態、又は、前記空気取入口からユニットケース内に取り入れた空気を前記容器部に通過させる状態に配置して前記ユニットケースに装備し、
   この容器部に、その内部での空気流動により容器部内において浮遊させる多数の粒体を収容し、これら粒体の表面に光触媒を備えさせるとともに、前記容器部の内部に光を照射する光源を設けてあるファンフィルタユニット。
2. 直方体形状の前記ユニットケースの下面部を前記空気吹出口にするとともに、前記ユニットケースの上面部に前記空気取入口を設ける構造において、
   前記容器部を、その底部に形成した空気流入口から空気を流入させる構造にして、前記ユニットケースの上面部の上方近傍で、かつ、平面視において前記空気取入口の側方に配置し、
   この容器部を通じて前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造にしてある請求項１記載のファンフィルタユニット。
3. 直方体形状の前記ユニットケースの下面部を前記空気吹出口にするとともに、前記ユニットケースの上面部に前記空気取入口を設ける構造において、
   前記ユニットケースの上面部側に配置して前記ユニットケースに取り付ける付属ケースに、前記容器部、前記空気取入口に対する接続口、並びに、その接続口と前記容器部の空気流出口とを連通させる内部風路を設け、
   この付属ケースを前記ユニットケースに取り付けた状態で、前記容器部、前記内部風路、前記接続口を通じてユニットケース内に空気を取り入れる構造にしてある請求項１又は２記載のファンフィルタユニット。
4. 前記容器部を、その内部で上向きに流動させた空気を横向きの多孔状の空気流出口から容器部外へ流出させることにより、浮遊状態にある多数の前記粒体を前記多孔状空気流出口の側へ偏らせる構造にしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載のファンフィルタユニット。
5. 前記容器部の空気流入口又は空気流出口に、前記ファンによる空気取り入れを補助する補助ファンを装備し、この補助ファン装備の容器部を通じて前記空気取入口からユニットケース内に空気を取り入れる構造にしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載のファンフィルタユニット。
   
   

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