JP2012026696A

JP2012026696A - ファンフィルタユニット

Info

Publication number: JP2012026696A
Application number: JP2010168121A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nokura; 隆行野倉; Hirokuni Sato; 弘邦佐藤
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: JP5496002B2

Abstract

【課題】単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えて騒音を低減できるファンフィルタユニットを提供する。
【解決手段】フィルタ３の上流側に筐体２を有し、筐体２内に遠心ファン４を設けてなるファンフィルタユニット１は、遠心ファン４の下部に仕切板１０を設置し、遠心ファン４と仕切板１０で形成される空気の吹き出し直後の水平方向Ｗの気流が流れる第１開口部通路断面積Ｃ１と、筐体の壁面に気流を当てることで筐体の壁面と仕切板１０の縁部分１３との間において気流が垂直方向Ｚ２に向きを変えて流れる第２開口部通路断面積Ｃ２とをほぼ等しくしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィルタの上流側に筐体を有し、この筐体に遠心ファンを設けてなるファンフィルタユニットに関する。

ファンフィルタユニットとしては、フィルタの上流側に筐体を備え、この筐体内に遠心ファンを備える形式のものがある。この種のファンフィルタユニットでは、ファンの直下にファンケーシング（仕切板）を設置して、空気の流れがファンケーシングにより直接フィルタ側には向かわずに筐体の壁面に当たって下方に向かうようにすることが、特許文献１において提案されている。

特許文献１に開示されたファンフィルタユニットは、筐体の上部に吸込口を、下部に吹出口を有し、遠心ファンの作用により、吸込口から吸い込まれた空気を、ファンケーシングによってガイドして吹き出させ、フィルタを通して吹出口から吐出させるファンフィルタユニットであり、ファンケーシングの端縁部と筐体の側板との間の全周に渡って空隙を形成し、この空隙から風を吹き出させることによって、風速分布の均一性向上及び騒音低減を図っている。

特開平９−９４４１９号公報

ところが、特許文献１に記載のファンフィルタユニットでは、次のような問題点があった。
従来のファンケーシングは複雑な形状を有している。すなわち、遠心ファンに対応するファンケーシングの中央部がファンケーシングの端縁部に比べて窪んだ凹部となっており、その凹部の周囲には４つの斜面部が形成され、しかもこれらの斜面部の外側には４つの水平部を有する複雑な構造を有している。しかもファンフィルタユニットの筐体は気流の流路を形成するためにガイド板を備えている。このため、従来のファンフィルタユニットの構造は複雑であり、部品点数が多い。

また、従来のファンフィルタユニットでは、筐体とファンケーシングを用いて空気の気流が流れる流路を長くし、空気の気流方向を２回反転させることにより気流をフィルタに向かわせている。このため、ファンフィルタユニットの遠心ファンの軸方向に平行な方向の厚み寸法が大きくなってしまい、空気の流路抵抗が大きい。
従来のファンフィルタユニットでは、複雑なファンケーシングが筐体内に配置されており、空気の流路が狭く、空気の気流方向は急激に２回反転されるので、気流を通す際に従来のファンフィルタユニットの構造抵抗が大きい。そこで、本発明は、上記課題を解消するために、単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えかつ騒音を低減できるファンフィルタユニットを提供することを目的とする。

本発明のファンフィルタユニットは、フィルタの上流側に筐体を有し、前記筐体内に遠心ファンを設けてなるファンフィルタユニットであって、
前記遠心ファンの前記ファンフィルタユニット側に仕切板を設置し、前記遠心ファンと前記仕切板で形成される空気の吹き出し直後の水平方向の気流が流れる第１開口部面積と、前記筐体の壁面に前記気流を当てることで前記筐体の壁面と前記仕切板の縁部分との間において前記気流が垂直方向に向きを変えて流れる第２開口部面積とをほぼ等しくした構成であることを特徴とする。
上記構成によれば、単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えて騒音を低減できる。すなわち、単純な構造の仕切板を用いており、空気の流路が広く取れ、すでに述べたように空気の気流は１回９０度曲げれば良いだけであるので、従来のファンフィルタユニットに比べて構造抵抗が小さく、単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えかつ騒音を低減できる。

好ましくは、前記遠心ファンを固定するベルマウス台を、前記筐体の上部開口部から突出して設けたことを特徴とする。
上記構成によれば、筐体の容積を小さくでき、ファンフィルタユニットの厚みを小さくできる。

本発明によれば、単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えて騒音を低減できるファンフィルタユニットを提供することができる。

本発明のファンフィルタユニットの実施形態を示す斜視図である。図２（Ａ）は、図１のファンフィルタユニットを示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のファンフィルタユニットをＣ方向から見た側面図である。図３（Ａ）は、仕切板を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、この仕切板の平面図であり、図３（Ｃ）は、仕切板の側面図である。送風機から吹き出される空気の気流を通過させるために仕切板が形成する第１開口部面積と第２開口部面積の形状例を示す図である。図５（Ａ）は、本発明の実施形態のファンフィルタユニットを示し、図５（Ｂ）は、比較例のファンフィルタユニットを示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。図１は、本発明のファンフィルタユニットの実施形態を示す斜視図である。図２（Ａ）は、図１のファンフィルタユニットを示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のファンフィルタユニットをＣ方向から見た側面図である。
図１と図２に示すファンフィルタユニット１は、好ましくはクリーンルーム等に用いられ、例えば、半導体製造装置用の高性能フィルタ及び中性能フィルタを有する装置である。ファンフィルタユニット１は、直方体形状を有する筐体２と、フィルタ３と、送風機４を有している。筐体２は、ファンボックスともいう。フィルタ３は、例えば正方形状の板状の部材であり、筐体２に対して着脱可能に固定され、筐体２は、送風機４を収容し、このフィルタ３以外には筐体２内を通す気流が逃げないような箱体構造である。

図１と図２に示す筐体２の材質としては、例えばステンレス、アルミニウムを使用でき、無溶接でリベット構造とすることで無塗装とすることができる。図１と図２に示すように、筐体２は、上面部２Ａと４つの側面部２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅを有している。上面部２Ａは例えば正方形状に形成され、上面部２Ａと側面部２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅは、送風機４等を収容し、下部には開口部を有している。フィルタ３は、筐体２の開口部に配置されている。上面部２Ａは、フィルタ３に対面しており、上面部２Ａは空気の気流の上流側であり、フィルタ３は空気の気流の下流側である。

図１と図２に示すように、上面部２Ａ上には、２つの取手２Ｆが固定されている。図２（Ｂ）に示すように、後で説明するベルマウス台５が、上面部２Ａの中央位置において上面部２ＡからＺ２方向（Ｚ１方向とは反対方向）に突出するようにして固定されている。ベルマウス台５の上面の中央には、円形のフィンガーガード６が固定されている。送風機４は、遠心式のファンである。送風機４は、筐体２内であって、上面部２Ａの中央位置のフィンガーガード６に対応して配置されている。従って、送風機４が回転すると、外部の空気は空気の気流となって、フィンガーガード６を通してベルマウス台５の開口部１９を通じて、Ｚ１方向に吸い込まれるようになっている。
その他に、側面部２Ｂには、風量調整ツマミ７が設けられている。図２（Ａ）に示す筐体２の幅Ｄは、例えば６１０ｍｍであるが、この値に限定されるものではない。

図１と図２に示すように、筐体２の下部の４辺のフランジ部８には、フィルタ３の金属製のフィルタ枠３Ｂが着脱可能に配置される。フィルタ３は、金属製のフィルタ枠３Ｂを有している。このフィルタ３の下流側には、例えば好ましくは図示しないが長方形のアルミニウム製のラス網が設けられている。
フィルタ３の金属製のフィルタ枠３Ｂ内にはフィルタ部材が配置されており、このフィルタ部材は、例えばＵＰＬＡ(高性能)フィルタである。
図２（Ｂ）に示すベルマウス台５は、筐体２と同じ材質で作られており、筐体２の上面部２Ａの上部開口部９から突出長さＲだけ突出するようにして、筐体２の上面部２Ａの上部開口部９の周縁部上に固定されている。ベルマウス台５は、筐体２内において、送風機４の上部を保持している。

図１と図２において破線で示すように、筐体２内には仕切板１０が配置されている。この仕切板１０は、例えば筐体２と同じ材質で作られ、送風機４の直下に設置されており、この送風機４の下部を取付て保持する役割を有していて、図３に示すような構造を有している。
図３（Ａ）は、仕切板１０を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、この仕切板１０の平面図であり、図３（Ｃ）は、仕切板１０の側面図である。
仕切板１０は、例えば正方形の平面部１１と４つの支持アーム部１２を有する。各支持アーム部１２は、平面部１１の各縁部分１３の中央位置からＺ２方向に突出して垂直に立てて形成されている。各支持アーム部１２は、ほぼＬ字型に形成され、支持アーム部１２は、垂直に立てて形成された開口部形成部分１２Ａと、水平に形成された取付用部分１２Ｂを有している。

図３に示すように取付用部分１２Ｂは平面部１１と並行に形成され、図２（Ｂ）に示すように取付用部分１２Ｂは上面部２Ａの内面に対してネジ１２Ｎにより固定されている。このため、平面部１１は、送風機４の軸方向Ｌ（Ｚ１方向とＺ２方向）に対して垂直になるように設置されている。
図３（Ｂ）に示すように平面部１１の幅Ｔは例えば４５０ｍｍ（４５ｃｍ）であり、図３（Ｃ）に示すように支持アーム部１２の開口部形成部分１２Ａの高さＳは例えば７０ｍｍ（７ｃｍ）である。図３（Ｂ）に示すように支持アーム部１２の幅Ｋは、例えば２５ｍｍ（２．５ｃｍ）である。
図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、平面部１１の中央位置には、４つのネジ穴１２Ｔが形成されている。図３（Ａ）に示すネジ１２Ｆは、これらのネジ穴１２Ｔに通して送風機４の下部にねじ込むことで、仕切板１０は送風機４の下部を取付て保持している。

図４は、送風機４から吹き出される空気の気流を通過させるために、仕切板１０が形成する第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２の形状例を示している。図４（Ａ）では、筐体２の内寸法Ｅと、仕切板１０の平面部１１の各縁部分１３の幅Ｔを示しており、筐体２の内寸法Ｅは例えば５８０ｍｍ（５８ｃｍ）であり、平面部１１の各縁部分１３の幅ＴをＸｃｍとして示している。

図４（Ａ）と図４（Ｂ）において、４つの第１気流形成領域Ｍ１は、遠心ファンである送風機４と、仕切板１０の平面部１１とにより形成される風の吹き出し直後の矢印Ｗで示す水平方向の気流が流れる第１開口部通路断面積Ｃ１をそれぞれ有している。この第１開口部通路断面積Ｃ１は、平面部１１の幅Ｔの値から仕切板１０の支持アーム１２の取付用部分１２Ｂの幅Ｋの値を除いた値に基づいて計算される。
さらに、図４（Ａ）において、斜線で示す四角枠状の第２気流形成領域Ｍ２は、平面部１１の４つの縁部分１３と筐体２の４つの側面部２Ｂ〜２Ｅの壁面の内側の間に形成されている。この斜線で示す四角枠状の第２気流形成領域Ｍ２は、筐体２の側面部２Ｂ〜２Ｅの壁面の内側に気流が当たって、筐体２の側面部２Ｂ〜２Ｅの壁面の内側と仕切板１０の各縁部分１３との間で形成される壁面気流が垂直方向（Ｚ１方向、下方向）に向きを変えて流れる第２開口部通路断面積Ｃ２を有している。
そして、第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２は、ほぼ等しいかあるいは等しくなるように設定されている。

（１）第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２がほぼ等しい例としては、図４（Ａ）に示す平面部１１の各縁部分１３の幅ＴのＸｃｍの値を４５０ｍｍ（４５ｃｍ）と設定した場合には、第１開口部通路断面積Ｃ１は１３３０ｃｍ^２となり、第２開口部通路断面積Ｃ２は１３３９ｃｍ^２となるので、第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２は、ほぼ等しい。
（２）第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２が等しい場合の例としては、次の通りである。
平面部１１の各縁部分１３の幅ＴのＸｃｍを４５０ｍｍ（４５ｃｍ）と設定した場合に、第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２を等しくするには、次の計算による。
すなわち、第１開口部通路断面積Ｃ１は、Ｘｃｍ×７ｃｍ×４−２．５ｃｍ×７ｃｍ×４＝２８Ｘ−７０ｃｍ^２・・・式１
により求めることができる。

これに対して、第２開口部通路断面積Ｃ２は、５８ｃｍ×５８ｃｍ−Ｘ^２ｃｍ・・・式２
により求めることができる。
第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２を完全に等しくするには，式１＝式２とすれば良いので、Ｘ^２＋２８Ｘ−３２９４＝０から、Ｘ＝４５．１ｃｍが得られるので、Ｘ＝４５．１ｃｍとすれば、第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２を等しくすることができる。

次に、図１から図４を参照して、上述したファンフィルタユニット１の作用について説明する。
図２に示す送風機４が動作すると、空気はフィンガーガード６を通じてベルマウス台５の開口部と筐体２の上面部２Ａの上部開口部９から筐体２内に供給される。遠心ファンである送風機４と、仕切板１０の平面部１１とにより形成される空気の吹き出し直後の矢印Ｗで示す水平方向の空気の気流が、図４（Ａ）に示すように平面部１１に沿って第１気流形成領域Ｍ１の第１開口部通路断面積Ｃ１を通過する。その後、筐体２の側面部２Ｂ〜２Ｅの壁面の内側と、仕切板１０の各縁部分１３に気流が当たって、空気の気流が垂直下方向（Ｚ１方向）に向きを変えて、斜線で示す四角枠状の第２気流形成領域Ｍ２の第２開口部通路断面積Ｃ２を通って流れる。

このように、本発明の実施形態では、筐体２では、第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２は、ほぼ等しいかあるいは等しくなるように設定されているので、送風機４から吹き出された空気の気流は、一定の風速で安定してフィルタ３側に送風することができる。空気の気流が送風機４からフィルタ３側に送風される際に、空気の気流は、第１開口部通路断面積Ｃ１から第２開口部面線Ｃ２に向けて１回だけ９０度風向を変えるだけであり、従来例のように空気の気流の向きを何回も急激に変える必要がない。

従って、空気の気流を送風機４からフィルタ３側に送風するための空気の気流を形成する構造が簡単化でき、ファンフィルタユニットの送風機４の軸方向に平行な方向（Ｚ１、Ｚ２方向）の厚み寸法が大きくなるのを防ぎ、空気の流路抵抗を小さくできる。
本発明の実施形態のファンフィルタユニット１では、単純な構造の仕切板１０を用いており、空気の流路が広く取れ、すでに述べたように空気の気流は１回９０度曲げれば良いだけであるので、従来のファンフィルタユニットに比べて構造抵抗が小さい。
以上のことから、本発明の実施形態のファンフィルタユニット１では、単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えかつ騒音を低減できる。

また、図５（Ａ）は、本発明の実施形態のファンフィルタユニット１を示し、図５（Ｂ）は、比較例のファンフィルタユニット１００を示している。
図５（Ａ）に示す本発明の実施形態のファンフィルタユニット１では、仕切板１０は、送風機４を取付て固定するだけでなく、送風機４が作り出す空気の吹出流を仕切って空気の吹出流を第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２に通す役割を有する。従って、仕切板１０を用いることにより、空気の気流の風向の変化が１回であり必要最小限にでき、風速が一定で安定する。このため、本発明の実施形態のファンフィルタユニット１は、単純な構造でありながら空気が流れる流路抵抗を小さくして構造抵抗を小さく抑えかつ騒音を低減できる。
これに対して、図５（Ｂ）の比較例では、送風機１０４が仕切板１０とは全く異なる構造の取付具１１０により取付られているが、この取付具１１０は、４つの支持アーム部１１２を有しているだけで空気の気流を導くための平面部は有しておらず、空気の気流を仕切る効果は無い。

図５（Ａ）に示す本発明の実施形態のファンフィルタユニット１では、既に説明したようにベルマウス台５は、筐体２の上面部２Ａの上部開口部９から突出長さＲだけ突出するようにして筐体２の上面部２Ａに固定されている。図５（Ｂ）に示す比較例のファンフィルタユニット１００では、ベルマウス台１０５は筐体１０２から突出して固定されてはいるが、ベルマウス台１０５を筐体２の上面部から単純に突出させるだけでは、騒音が増すおそれがある。そこで、図５（Ａ）に示す本発明の実施形態のファンフィルタユニット１のように、仕切板１０を用いて第１開口部通路断面積Ｃ１と第２開口部通路断面積Ｃ２は、ほぼ等しいかあるいは等しくすることにより、本発明の実施形態のファンフィルタユニット１は、図５（Ｂ）の比較例のファンフィルタユニット１００のようにベルマウス台５を筐体２の上面部２Ａの上部開口部９から単純に突出させてはいるが仕切板１０を用いない場合に比べて、約２ｄＢ（Ａ）の騒音の低減ができた。

ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形例を採用することができる。本発明の実施形態では、フィルタは半導体製造装置用の高性能フィルタ及び中性能フィルタを採用しているが、これに限定されない。

次に、本発明を実施するための最良の一形態ついて使用材料を説明する。
本発明は、使用材料に特徴があるわけではないので、記載していないものでも使用することができる。

塵埃除去フィルタは、ガラス繊維不織布、エレクトレット不織布、ＰＴＦＥ膜等からなる濾材をジグザグ状に折り畳み、セパレータあるいは樹脂リボンで間隔保持して、フィルタ枠にウレタン樹脂等の気密剤で気密固化した高性能フィルタ及び中性能フィルタを使用することができる。特に、塵埃除去フィルタは、ボロン、有機ガス等の発生が少ない低発ガスのという観点からするとＰＴＦＥ膜濾材のフィルタが好ましい。

１・・・ファンフィルタユニット、２・・・筐体、２Ａ・・・筐体の上面部、２Ｂ〜２Ｅ・・・筐体の側面部、３・・・フィルタ、４・・・送風機（遠心ファン）、５・・・ベルマウス台、９・・・上部開口部、１０・・・仕切板、１１・・・仕切板の平面部、１２・・・仕切板の支持アーム部、１３・・・仕切板の縁部分、Ｍ１・・・第１気流形成領域、Ｍ２・・・第２気流形成領域、Ｃ１・・・第１開口部面積、Ｃ２・・・第２開口部面積

Claims

フィルタの上流側に筐体を有し、前記筐体内に遠心ファンを設けてなるファンフィルタユニットであって、
前記遠心ファンの前記ファンフィルタユニット側に仕切板を設置し、前記遠心ファンと前記仕切板で形成される空気の吹き出し直後の水平方向の気流が流れる第１開口部面積と、前記筐体の壁面に前記気流を当てることで前記筐体の壁面と前記仕切板の縁部分との間において前記気流が垂直方向に向きを変えて流れる第２開口部面積とをほぼ等しくした構成であることを特徴とするファンフィルタユニット。
前記遠心ファンを固定するベルマウス台を、前記筐体の上部開口部から突出して設けたことを特徴とする請求項１に記載のファンフィルタユニット。