JP2009030857A - ファンフィルターユニット - Google Patents

Abstract

【課題】フィルター通過後の気流の吹出風速分布の均一性を高めたファンフィルターユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】チャンバー５上部に吸込口１を有し、ファンユニット４をチャンバー５に有し、ファンユニット４の下流側にフィルター６を設け、ファン周囲の圧力を制御することによって風路設計ができる拡散板８を取り付けることにより、気流が流れにくい部分にも圧力制御による風路設計を行うことができ、従来の気流の偏りを解消すると共に、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めたファンフィルターユニットが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体、液晶、およびプラズマディスプレイパネルなどの、清浄空間を必要とする製造装置で使用されるファンフィルターユニットに関する。

従来、この種のファンフィルターユニットは、チャンバーに空気を送り込むための送風機と、この送風機を覆うケーシングが配置され、送風機より送り込まれた空気を浄化するフィルターを備えたものが一般的である。（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１１６３１０号公報

従来のファンフィルターユニットでは、ファンから吹き出した空気がフィルターに対して不均一に拡散し、フィルターから吹き出す空気の風速が速い部分と遅い部分の差が大きくなり、風速分布が均一にならないという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、フィルター通過後の風速分布の均一性を高めたファンフィルターユニットを提供することを目的としている。

本発明のファンフィルターユニットは上記目的を達成するために、箱型状のチャンバーと、そのチャンバー上部に吸込部を有し、モーターと連結したファンを、前記チャンバー内部に有し、前記モーターをチャンバーに固定するサポートを有し、このファンの吹出側にフィルターを設けたファンフィルターユニットにおいて、ファン吹出面からの風の一部を遮り風向を変える側面と少なくとも一つの開口を有した吹出面が一体であり、ファン周囲の圧力を制御することによって風路設計ができる拡散板を設けたものである。

また他の手段は、拡散板吹出面に複数の孔を備えたことを特徴としたものである。

また他の手段は、前記拡散板形状が円筒状で、前記ファンと同心軸であることを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板形状が多角筒状であり、その対角線の中点が前記ファンの回転軸上にあることを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板側面に複数の孔を備えたことを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板吹出面に複数の孔をファン投影面を除いた領域に備えたことを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板側面とチャンバーとの隙間が無いように、拡散板側面とチャンバーが密着するような拡散板を備え、ファンを拡散板とチャンバーで完全に囲った構成を持つことを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板吹出面を、ファン中心直下の位置が凸形の頂点になるように傾斜をつけた形状であることを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板側面を球状に湾曲させた形状とすることを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板側面に拡散板側面とチャンバー天面が鈍角となるような傾斜を持たせた形状であることを特徴としたものである。

また他の手段は、拡散板吹出面のファン直下部に複数の孔を有した凸上の突起を持つ形状であることを特徴としたものである。

これらの手段により、フィルター通過後の風速分布の均一性を高めたファンフィルターユニットが得られる。

本発明によれば、拡散板を用いてファンから吹出される風の風向をファン中心部に向ける風路設計をすることができ、チャンバー側面にばかり風が流れるのを避け、ファンモーター直下部にも風を流し、風速分布の均一化を図ることができるという効果が得られる。

本発明の請求項１記載の発明は、箱型状のチャンバーと、そのチャンバー上部に吸込部を有し、モーターと連結したファンを、前記チャンバー内部に有し、前記モーターをチャンバーに固定するサポートを有し、このファンの吹出側にフィルターを設けたファンフィルターユニットにおいて、ファン吹出し面からの風を遮り風向を変える側面と、風向を変えた気流が流れ出る開口を少なくとも一つ設けた吹出面を備え、ファン周囲の圧力を制御することによって風路設計ができる拡散板を設けたものであり、この構造をとることによって、ファンから吹出した風を全てチャンバー側面にまで流れることを遮り、風をファン中心部に折り返すことができ、拡散板吹出面の開口部より気流を押し出すことによって、チャンバー側面部のみに気流が偏り風速分布が不均一になることを妨げ、チャンバー側面部と中心部の風速分布の均一性を高めることができるという作用を有する。

本発明の請求項２記載の発明は、拡散板吹出面に複数の孔を備えたものであり、開口が複数あることによって、吹出し面からの気流の流れが一部分に偏ることなく、広い範囲に気流を流すことができ、より効率よくフィルター吹出し面の風速分布の均一性を高めることができるという作用を有する。

本発明の請求項３記載の発明は、拡散板形状が円筒状で、前記ファンと同心軸であるものであり、拡散板とファンとの距離が均一になり、遮る風量をどの方向においても同等にしファン中心部に流れる風量をコントロールし、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができるという作用を有する。

本発明の請求項４記載の発明は、拡散板形状が多角筒状であり、その対角線の中点が前記ファンの回転軸上にあるものであり、容易に形状が製作できると共に、各辺のファンとの距離が均等に保たれるため、各辺において同様の風量・圧力分布の制御を行うことができ、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができるという作用を有する。

本発明の請求項５記載の発明は、拡散板側面に複数の孔を備えたものであり、側面に任意の形状の開口を設け、その開口率によりファンから吹出される気流がチャンバーに届く流量を制御し、風向を変えた気流を発生させ、且つ拡散板内部の圧力を高めることによって、拡散板吹出面の開口部に気流を押し出し、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができるという作用を有する。

本発明の請求項６記載の発明は、拡散板吹出面に複数の孔をファン投影面を除いた領域に備えたものであり、ファン投影面を除いた領域のみに開口を設けることによって、ファン投影面内の領域の開口より気流がファン側へまき戻ることを防ぎ、よりファンの効率を高めるとともに、中心部の気流のまき戻りが無い分、より中心部の風速を確保でき、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができるという作用を有する。

本発明の請求項７記載の発明は、拡散板側面とチャンバーとの隙間が無いように、拡散板側面とチャンバーが密着するような拡散板を備え、ファンを拡散板とチャンバーで完全に囲った構成を持つものであり、ファンから吹出した気流が拡散板側面での開口率のみによって制御され、拡散板側面により風向を変えられた気流はファン中心方向に進路を変え、拡散板吹出面の開口部へと進む。また、側面の開口率を調節することによって拡散板内部の圧力を制御し、より効率よく拡散板吹出面の開口部へ気流を押し出すことができる。これにより、拡散板側面の開口部より流れ出る風量と、拡散板吹出面から押し出される風量のバランスを計り、フィルター吹出面の風速分布の均一性をより高めることができるという作用を有する。

本請求項８記載の発明は、拡散板吹出面が、ファン中心直下の位置が凸形の頂点になるように傾斜をつけた形状を持つものであり、ファン直下の部分において拡散板吹出面が傾いている分空間が広がるため、拡散板側面により風向を変えた気流がより流れやすくなり、余計な抵抗をかけることなく気流が中心部まで流れることができる。これによりチャンバー側面に流れる気流をファン直下に流して流量の制御を行い、フィルター吹出面の風速分布の均一性をより高めることができる。

本請求項９記載の発明は、拡散板側面を球状に湾曲させた形状を持つものであり、ファンから吹き出てきた気流が拡散板側面に直接に当たってエネルギーをロスすると共に、流れの向きを変える際に気流の乱れが生じるが、この拡散板側面の形状により、流れの向きをスムーズに変えることができ、渦などの発生により無駄なエネルギーのロスを防ぎ、より早い風速の気流を拡散板吹出面に流すことができる。これにより効率よく気流を流し、より早い風速での、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

本請求項１０記載の発明は、拡散板側面の外側とチャンバー天面となす角が鈍角となるような傾斜を持たせた形状を持つものであり、拡散板吹出面が広くなるため、整流の面積が広がる。また、側面の形状に沿ってファンに対して外側に気流は広がるため、拡散板吹出面の端まで気流が行き届くと共に、拡散板内部の圧を高める機構により、ファン直下の領域まで気流は押し出される。これによりより広い領域において整流効果が期待できる。これにより、チャンバー内部での整流がより広い範囲で行い、フィルター吹出面の風速分布の均一性をより高めることができる。

本請求項１１記載の発明は、拡散板吹出面のファン直下部に複数の孔を有した凸上の突起を持つ形状を持つものであり、拡散板内部の圧力を高めることによって、気流の流れをこの突起に集中させる。突起は複数の孔を有しているため、ファンから流れ出た気流はこの突起を通して流れ出るため、ファン直下部の気流の確保が可能となる。拡散板側面から流れ出た気流と、この突起から流れ出た気流とを合わせることによって、気流をファン直下部にも流し、チャンバー内部での気流の偏りを防ぎ、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１、図２に示すように、第１の実施の形態のファンフィルターユニットは、ファン２とモーター３からなるファンユニット４を箱形状のチャンバー５に内蔵し、ファン２の吹出側には、フィルター６が設けられている。前記モーター３は、ブリッジ状のサポート７によってチャンバー５に固定されている。また、ファン２の吹出し側を覆うように設けられた拡散板８は、ファン２の吹出し面からの風の一部を遮り風向を変える拡散板側面８ｂと、少なくとも一つの吹出面開口８ｃを有した拡散板吹出面８ａが一体で構成され、吹出面をサポート７に固定している。

上記構成において、ファンユニット４を運転すると、ファン２の回転によって、吸込口１より空気が吸い込まれ、チャンバー５内に送り込まれる。（矢印で空気の流れを示す）この際に拡散板側面８ｂは、ファン２から吹出す風がチャンバー５の側面まで直接流れることを防ぐ。すなわち、ファン２から吹出す風の一部はチャンバー５天面と拡散板側面８ｂとの間を通過してチャンバー５側面まで到達し、フィルター６側へ流れていくが、拡散板側面８ｂによって遮られた風は、風向を変え、中心方向へ進行方向を折り返す。且つ拡散板８の内部の圧力は上昇し、風は逃げ道をさがすために、拡散板吹出面８ａに設けられた吹出面開口８ｃに押し出されるように流れる。これにより、従来チャンバー５側面まで流れていた気流が、拡散板吹出面８ａの吹出面開口８ｃに流れることにより、気流の偏りを防ぎ、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

（実施の形態２）
第２の実施の形態のファンフィルターユニットは、図３、４に示すように、拡散板吹出面８ａに複数の吹出面開口８ｄを備えたものである。

上記構成において、ファン２から流れ出る気流が拡散板側面８ｂにあたり、気流をファン２中心側に折り返す。この作用により方向を変えた気流が中心方向へ流れ、拡散板吹出面８ａに設けられた複数の吹出面開口８ｄを通って整流されてフィルター６側へ流れ出ることができる。この拡散板吹出面８ａの複数の吹出面開口８ｄを任意の位置に設定することによって部分的な流れをつくることができ、さらにその数を増やせば、その分均等に気流をフィルター６側へ流すことができるため、整流効果が期待でき、結果的に風速が均等に分布し、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

なお、拡散板の形状がファンと同心軸である円筒状であれば、上記機能に加えて、拡散板側面とファンとの距離が均一になることによって、拡散板側面に遮られる風量をどの方向においても同等にしファン中心部に流れる風量をコントロールする作用を加えることができる。また、拡散板の形状が対角線の中点がファンの回転軸上にある多角筒状であれば、上記機能に加えて、各辺のファンとの距離が均等に保たれるため、各辺において同様の風量・圧力分布の制御を行うことができる作用を加えることができる。

（実施の形態３）
第３の実施の形態のファンフィルターユニットは、図５に示すように、拡散板側面８ｂに複数の側面開口８ｅを備え、また拡散板吹出面８ａにも複数の吹出面開口８ｄを備えたものである。

上記構成において、拡散板側面８ｂからチャンバー５側面へ透過し流れる気流が、チャンバー５天面と拡散板側面８ｂの隙間のみの場合に比べてより整流されて流れてくるため、無駄な渦等のエネルギーの発生を妨げファン効率を上げることができる。また拡散板側面８ｂにより風向を変えた気流が、拡散板吹出面８ａの複数の吹出面開口８ｄへ流れる際に、一つの大きな開口に流れる場合に比べて、複数の開口に流れるほうが、気流の偏りが生じにくく、より整流してフィルター６に流れることができる。また、拡散板８の内部の圧力が高くなるので、均等に気流が開口より押し出される形になり、風速が均等に分布し、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

（実施の形態４）
第４の実施の形態のファンフィルターユニットは、図６、７に示すように、拡散板側面８ｂの複数の側面開口８ｅと共に、拡散板吹出面８ａに複数の吹出面開口８ｄをファン２投影面を除いた領域に備えたものである。

上記構成において、拡散板側面８ｂより風向を変えた気流が、拡散板吹出面８ａの複数の吹出面開口８ｄに押し出される。仮に、ファン２投影面領域にも開口がある場合、この開口より一度拡散板吹出面８ａより流れ出た気流がファン２の吸い込みによって押し戻されてしまう。これにより一度拡散板吹出面８ａのファン２領域外の開口から吹き出た気流が、ファン２投影面領域の開口より吸い込まれ、無駄な気流が発生してしまう。このような現象が生じないようにするため、拡散板吹出面のファン２投影面領域の開口をなくすことにより、この逆流を防ぎ、ファン２の効率をさらに上げることができる。

（実施の形態５）
第５の実施の形態のファンフィルターユニットは、図８に示すように、複数の側面開口８ｅを持つ拡散板側面８ｂとチャンバー５との隙間が無いように、拡散板側面８ｂとチャンバー５が密着するような拡散板８を備え、ファン２を拡散板８とチャンバー５で完全に囲う構成をとる。また、拡散板吹出面８ａには、ファン２投影面領域以外に複数の吹出面開口８ｄを有する。

上記構成において、拡散板側面８ｂからは複数の側面開口８ｅのみから気流が流れ出て、整流効果を有し、開口率に応じてチャンバー５側面に流れる気流を制御できると共に、拡散板側面８ｂがチャンバー５に密着しているため、拡散板８内部の圧力が大きくなり、拡散板吹出面８ａから流れ出る気流をより中心面まで押し出すことができる。これによりファン２直下の領域にまで気流は及び、フィルター吹出面の風速分布の均一性をより高めることができる。

（実施の形態６）
第６の実施の形態のファンフィルターユニットは、図９に示すように、拡散板吹出面８ａを、ファン２中心直下の位置がフィルター６側に膨らんだ凸形の頂点になるように傾斜をつけた形状とする。

上記構成において、ファン２から流れ出た気流が拡散板側面８ｂにて風向を変え、拡散板８内部の圧力が高まることにより、ファン２中心部へより気流が流れやすくすることができる。さらに拡散板吹出面８ａが傾斜を持つことにより、平行に取り付けられた場合に比べて拡散板８とファン２との空間が広がるため、そこが圧力の逃げ道となり、より確実にファン２直下の領域に気流を流すことができる。これによりファン２直下の領域にまで気流は及び、フィルター吹出面の風速分布の均一性をより高めることができる。

（実施の形態７）
第７の実施の形態のファンフィルターユニットは、図１０に示すように、拡散板側面８ｂを、外側に膨らんだ球状に湾曲させた形状とする。

上記構成において、ファン２から流れ出た気流が拡散板側面８ｂに当たる際に、よりスムーズに下流側へ気流の向きを変えると共に、流れの乱れを生じにくくするため、無駄なエネルギーロスの低減を図ることができる。これにより、気流は風速の減衰を抑えることができ、より速い風速で拡散板吹出面８ａへ流れることができ、結果的により効率がよく、速い風速で、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

（実施の形態８）
第８の実施の形態のファンフィルターユニットは、図１１に示すように、拡散板８に拡散板側面８ｂの外側とチャンバー天面５ａとでなす角が鈍角となるような傾斜を持たせた形状である。

上記構成において、ファン２から流れ出た気流は拡散板側面８ｂに当たる際に、その形状に沿ってファン２に対して外側に流れ、拡散板８内部で広がりを持つ。そのため拡散板８の端まで気流は流れることができる。また、拡散板８内部は高い圧に保たれるため、ファン２直下領域まで気流は押し出されて、拡散板８内に均一に気流が広がる。拡散板吹出面８ａはより広い面積を持つため、より広い範囲での整流効果が期待できる。このため、整流効果を持った気流がより多くチャンバー５内を流れるため、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

（実施の形態９）
第９の実施の形態のファンフィルターユニットは、図１２に示すように、拡散板吹出面８ａのファン２直下部に複数の孔を有した凸上の突起８ｆを持つ形状である。

上記構成において、ファン２から流れ出た気流は拡散板側面８ｂを一部透過しつつ、拡散板８内部の圧により、ファン直下方向へ向きを変えて押し出される。この際、拡散板吹出面８ａに複数の孔を有した突起８ｆを持たせることにより、気流の逃げ道となるため、この突起８ｆの開口より気流が流れる。これにより、ファン直下部の気流を確保することができ、拡散板側面８ｂより透過した気流と、突起８ｆから流れる気流が合わさることにより、チャンバー５内部のバランスのとれた気流が生じることとなり、フィルター吹出面の風速分布の均一性を高めることができる。

風速分布の高精度な均一性を確保することによって、半導体工場、食品工場などの清浄空間を必要とするスペースに、均一な風速分布の気流を提供でき、正常空間内の気流の乱れの低減を図ることができる。

本発明の実施の形態１のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態１のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態２のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態２のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態３のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態４のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態４のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態５のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態６のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態７のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態８のファンフィルターユニットの略縦断面図 本発明の実施の形態９のファンフィルターユニットの略縦断面図

符号の説明

１ 吸込口
２ ファン
３ モーター
４ ファンユニット
５ チャンバー
５ａ チャンバー天面
６ フィルター
７ サポート
８ 拡散板
８ａ 拡散板吹出面
８ｂ 拡散板側面
８ｃ 吹出面開口
８ｄ 吹出面開口
８ｅ 側面開口
８ｆ 突起

Claims (11)

1. 箱型状のチャンバーと、そのチャンバー上部に吸込部を有し、モーターと連結したファンを、前記チャンバー内部に有し、前記モーターをチャンバーに固定するサポートを有し、このファンの吹出側にフィルターを設けたファンフィルターユニットにおいて、ファン吹出面からの風の一部を遮り風向を変える側面と少なくとも一つの開口を有した吹出面が一体であり、ファン周囲の圧力を制御することによって風路設計ができる拡散板を設けたことを特徴としたファンフィルターユニット。
2. 拡散板吹出面に複数の孔を備えたことを特徴とする請求項１記載のファンフィルターユニット。
3. 拡散板形状が円筒状で、前記ファンと同心軸であることを特徴とした請求項２に記載のファンフィルターユニット。
4. 拡散板形状が多角筒状であり、その対角線の中点が前記ファンの回転軸上にあることを特徴とした請求項２に示すファンフィルターユニット。
5. 拡散板側面に複数の孔を備えたことを特徴とする請求項３〜４記載のファンフィルターユニット。
6. 拡散板吹出面に複数の孔を、ファン投影面を除いた領域に備えたことを特徴とする請求項５記載のファンフィルターユニット。
7. 拡散板側面とチャンバーとの隙間が無いように、拡散板側面とチャンバーが密着するような拡散板を備え、ファンを拡散板とチャンバーで完全に囲った構成を持つことを特徴とした請求項５〜６記載のファンフィルターユニット。
8. 拡散板吹出面を、ファン中心直下の位置が凸形の頂点になるように傾斜をつけた形状とすることを特徴とする請求項２記載のファンフィルターユニット。
9. 拡散板側面を球状に湾曲させた形状とすることを特徴とする請求項２記載のファンフィルターユニット。
10. 拡散板側面に拡散板側面とチャンバー天面が鈍角となるような傾斜を持たせた形状であることを特徴とする請求項２記載のファンフィルターユニット。
11. 拡散板吹出面のファン直下部に複数の孔を有した凸上の突起を持つ形状であることを特徴とする請求項２記載のファンフィルターユニット。

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