JP2019098326A - 無封止剤気密フィルター装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気体漏れ率を低減した無封止剤気密フィルター装置の提供。【解決手段】通気路を形成するフィルターケーシング1と、フィルターケーシング1から引き出し可能である水平な複数のフィルター部材2と、一定の間隔で設置されているフィルター部材載置部材3と、を含み、フィルター部材2とフィルターケーシング内壁11の間に隙間を有し、フィルター部材ろ過面21と隙間について、・・・(式1)の関係式を満たし、前記式1において、aが前記隙間の最大値で、XとYは前記ろ過面の長さと幅であり、ΔPがろ過面に直交する両側の圧力差であり、ρが空気密度であり、そして、v1がろ過面から給気の風速である無封止剤気密フィルター装置100。【選択図】図1

Description

本発明は、フィルター装置に関し、特に無封止剤気密フィルター装置に関する。
製造産業分野において、特に半導体産業では、製品の良品率を上げるため、クリーンルームが広く使われ、清浄で汚染のない隔離環境の中で製品を作るのが一般的である。また、クリーンルームの清浄度要求を満たすため、フィルター装置が必要とされている。クリーンルームの吸気口に送風機とフィルター装置を設け、空気は送風機に吸引されフィルター装置の複数のフィルター部材を通してから、クリーンルームに入る。フィルター装置は、通常箱型のフィルターケーシングであり、その中に様々なフィルター部材を入れる。各フィルター部材を用いて、酸性なり、アルカリ性なり若しくは有機系の汚染ガスをろ過することができる。
しかし、このようなフィルター装置では、フィルター部材が封止剤でフィルターケーシングに固定されているため、一部のフィルター部材が寿命になった場合、フィルター装置ごとに交換しないといけない。資源の浪費どころか、コスト的にも好ましくない。また、封止剤は、フィルター装置の漏れ率を減らす目的で付けられるものの、封止剤自体は高分子材料で作られるので、時間が経つとその高分子材料に含有する各有機物が空気へ揮発されてしまい、クリーンルームの要求にとっても宜しくない存在である。そこで、封止剤の使用を避けることが可能となる無封止剤の交換式フィルター装置が市場に現れたが、このようなフィルター装置の気体漏れ率は、業界の要求レベル(10%以下)まで至らない結果、市場に広く浸透することができなかった。
上記の課題を解決するために、本発明は、気体漏れ率を低減した無封止剤気密フィルター装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、ろ過空間を有し、内部で対向する2つの側面と前記ろ過空間が通気路を形成するフィルターケーシングと、それぞれにろ過面を有し、前記ろ過空間から引き出せるように前記フィルターケーシングの前記2つの側面に平行して前記ろ過空間の中で設置する複数のフィルター部材と、及び前記複数のフィルター部材を載せるように、前記複数のフィルター部材に対応して一定の間隔でフィルターケーシングの内壁に設置する載置部材を含み、前記フィルター部材と前記フィルターケーシングの内壁の間に隙間を有し、前記フィルター部材の前記ろ過面と前記隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式1)
の関係式を満たし、前記式1において、aが前記隙間の最大値で、XとYは前記ろ過面の長さと幅であり、ΔPがろ過面に直交する両側の圧力差であり、ρが空気密度であり、そして、vがろ過面からの給気の風速であることを特徴とする無封止剤気密フィルター装置を提供する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記ろ過面と前記隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式2)
の関係式を満たしている。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記ろ過面と前記隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式3)
の関係式を満たしている。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記ろ過面と前記隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式4)
の関係式を満たしている。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記ろ過面と前記隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式5)
の関係式を満たしている。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記フィルターケーシングの前記内壁において、前記載置部材の位置に対応する凸条を有し、前記凸条が前記内壁の表面から前記フィルター部材へ延伸して前記フィルター部材に当接する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、更に、前記隙間に設置する圧縮充填部材を含む。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記フィルターケーシングの前記内壁と前記フィルター部材が挟み合わせられる非線形隙間を形成する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、更に、カバー及び係止部材を備え、各前記載置部材は、前記ろ過空間を超えるように伸びる延出端を有し、各前記延出端で係止穴が穿設され、前記カバーが、複数の延出端の位置に対応する複数の長穴を有し、前記長穴が前記延出端に挿入されるように前記カバーを前記フィルターケーシングの開口に嵌合し、前記係止部材が、本体、及び複数の前記載置部材の数量に対応するラッチを有し、前記ラッチが前記本体から伸びるように形成され、各ラッチの間隔距離が、各前記載置部材の間隔距離に対応し、前記本体がろ過方向に平行して複数の前記ラッチをそれ対応する係止穴に挿着するように前記係止部材を設置することによって、前記係止部材と前記カバーが複数の前記フィルター部材を前記ろ過空間に固定する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記カバーが、前記ろ過空間へ凹むような表面を有する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記表面に取っ手が設置される。
本発明の無封止剤気密フィルター装置は、好ましくは、前記ろ過方向が、重力方向であり、前記係止部材が、自重で重力方向に沿って前記カバー及び前記載置部材を固定する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置を用いれば、フィルター装置の気体漏れ率が業界の要求レベルより低くできる。また、無封止剤気密フィルター装置と一緒に使用する送風機のパラメーターが確認できれば、そのパラメーターに合致した無封止剤気密フィルター装置を設計することもできる。また、使用環境の送風機のパラメーターが固定値で、要求されるろ過面の面積や、長さと幅も固定値の場合、式1によって、前記無封止剤気密フィルター装置の前記隙間の上限値を得ることができる。逆に、無封止剤気密フィルター装置の製造が完成され、ろ過面の長さと幅並びに前記隙間が既知の固定値の場合、式1によって、必要な送風機のパラメーターを推定することができる。これを以って、無封止剤気密フィルター装置は、確実に業界で広く応用する上、一部だけの部材交換が可能になったため、フィルター装置を有効に利用し、コストの低減を図ることができる。
本発明の無封止剤気密フィルター装置の実施例について、後述の内容と図面を参考しながら説明する。
本発明の第一の実施例による無封止剤気密フィルター装置を示す立体図である。 本発明の第一の実施例によるフィルター部材を示す平面図である。 本発明の第一の実施例による無封止剤気密フィルター装置の一部を示す断面図である。 本発明の第二の実施例による無封止剤気密フィルター装置の一部を示す断面図である。 本発明の第三の実施例による無封止剤気密フィルター装置を示す分解図である。 本発明の第三の実施例による無封止剤気密フィルター装置を示す組み立て図である。 本発明の第四の実施例による無封止剤気密フィルター装置を示す断面図である。 本発明の第四の実施例による無封止剤気密フィルター装置を示す立体図である。
以下は図1〜図8に基づいて、本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の実施形態の一つである。
(第一の実施例)
図1に示すように、本発明の第一の実施例による無封止剤気密フィルター装置100は、フィルターケーシング1、複数のフィルター部材2及び複数の載置部材3を含む。
フィルターケーシング1は、ろ過空間Sを有し、フィルターケーシング1の内部の対向する2つの側面とろ過空間Sが通気路(図の中に示す矢印方向)を形成する。本実施例では、フィルターケーシング1の下側に送風機を設け、ろ過空間Sに対して吸気し、空気がフィルターケーシング1の上側から通気路を通して、フィルターケーシング1の下側へ流れる。
複数のフィルター部材2は、それぞれにろ過面21を有し、ろ過空間から引き出せるようにフィルターケーシング1の2つの側面に平行してろ過空間Sの中で設置する。詳しくいうと、本実施例では、フィルターケーシング1の上側面、下側面及びろ過空間Sが通気路を形成し、通気路へ流れ込まれる空気を複数のフィルター部材2にろ過させる。
複数の載置部材3は、複数のフィルター部材2を載せるように、複数のフィルター部材2に対応して一定の間隔でフィルターケーシング1の内壁11に設置する。詳しくいうと、本実施例では、フィルターケーシング1の左の内壁11と右の内壁11(それぞれ上の側面、下の側面に接続する)に複数の載置部材3を設け、複数の載置部材3はフィルターケーシング1の上側面、下側面に平行する方向(方向m)に左側壁11と右側壁11からろ過空間Sへ延設する。そして、複数のフィルター部材2を順番に複数の載置部材3に滑置し、フィルターケーシング1の中に固定する。
図2に示すように、フィルター部材2のろ過面21の長さはX、幅はYである。図3に示すように、フィルター部材2とフィルターケーシング1の内壁11の間に隙間を有し、フィルター部材2のろ過面21と隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式1)
の関係式を満たし、式1において、aが前記隙間の最大値で、ΔPがろ過面21に直交する両側(方向l)の圧力差であり、ρが空気密度であり、そして、vがろ過面からの給気の風速である。
空気の密度は既知条件(一般には1.204kg/m)のほか、ろ過面21に直交する両側(方向1)の圧力差ΔPとろ過面から給気する風速vは、送風機で制御しているため、ΔPとvは調整可能であるが、固定のパラメーターにしてもよい。この場合では、フィルター部材2とフィルターケーシング1の内壁11との隙間がaを超えないように設置するかぎり、気体漏れ率を10%以下に確保できる。また、無封止剤気密フィルター装置100と一緒に使用する送風機の運転状況(圧力差、風速など環境パラメーター)が確認できれば、そのパラメーターに合致した無封止剤気密フィルター装置100を設計することができる。また、使用環境の送風機のパラメーターが固定値で、要求されるろ過面21の面積や、長さと幅も固定値の場合、式1によって、無封止剤気密フィルター装置100の隙間の上限値を得ることができる。逆に、無封止剤気密フィルター装置100の製造が完成され、ろ過面21の長さと幅並びに隙間が既知の固定値の場合、式1によって、必要な送風機のパラメーターを推定することができる。
更に、本実施例では、ろ過面21と隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式2)
の関係式を満たす。
式2では、隙間の値がaより小さい場合、気体漏れ率は10%以下となる。
更に、本実施例では、ろ過面21と隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式3)
の関係式を満たす。
式3では、隙間の値がaより小さい場合、気体漏れ率は7%以下となる。
更に、本実施例では、ろ過面21と隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式4)
の関係式を満たす。
式4では、隙間の値がaより小さい場合、気体漏れ率は5%以下となる。
更に、本実施例では、ろ過面21と隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式5)
の関係式を満たす。
式5では、隙間の値がaより小さい場合、気体漏れ率は3%以下となる。
本発明の一例では、フィルター部材2の長さと幅は0.8mと0.485mであり、給気の風速は0.7m/sであり、ろ過面21に直交する両側の圧力差は250パスカルである。これらを式1に代入すると、隙間の許容の最大値aは0.575mmとなる。
本発明の一例では、フィルター部材2の長さと幅は0.8mと0.485mであり、給気の風速は0.7m/sであり、ろ過面21に直交する両側の圧力差は250パスカルである。これらを式2に代入すると、気体漏れ率は8.8%となる。
本発明のもう一つの例では、ろ過面21において、長さ方向の辺と内壁11の隙間が、幅方向の辺と内壁11の隙間と異なる場合、ろ過面21とこれらの隙間について、
Figure 2019098326
・・・(式1a)
の関係式を満たし、式1aにおいて、aはろ過面21の長さ方向の辺と内壁11の隙間の最大値で、aはろ過面21の幅方向の辺と内壁11の隙間の最大値である。
以下は、前述した各式の導出について説明する。
次の式6は、ベルヌーイの定理である。
Figure 2019098326
・・・(式6)
フィルター部材2に直交する両側(方向l)の圧力はPとPであり、gは重力加速度であり、フィルター部材2に直交する両側の高さはhとhであり、フィルター部材2の両側の風速はvとvであり、ρは空気密度である。
また、hとhの値は微小なので、ここでは省略とする。これによって、式6を次の式7に書き換えることができる。
Figure 2019098326
・・・(式7)
そして、質量保存の法則を考慮すると、次の式8が成立する。即ち、断面積(A、A)と風速(V、V)の積はイコールとする。
Figure 2019098326
・・・(式8)
気体漏れ率を10%で設定する場合、下記式9が成立する。Aは、ろ過面21の面積であり、Aは隙間を含めるトータル面積である。
Figure 2019098326
・・・(式9)
式9によって、式7を式10に書き換えることができる。
Figure 2019098326
・・・(式10)
移項して、式11を得る。
Figure 2019098326
・・・(式11)
また、Aは、ろ過面21の面積であり、Aは隙間を含めたトータル面積であることから、式12と式13を得る。
=XY ・・・(式12)
=(X+2a)(Y+2a)−XY ・・・(式13)
式12及び式13を式11に代入すると式14を得る。
Figure 2019098326
・・・(式14)
移項して、式1を得る。
Figure 2019098326
・・・(式1)
更に、無封止剤気密フィルター装置100の漏れ率Kを厳しく限定したい場合、式9から式15を導出する。
Figure 2019098326
・・・(式15)
式12、式13及び式15から、式16を導出する。
Figure 2019098326
・・・(式16)
また、式7によって、式17を得る。
Figure 2019098326
・・・(式17)
式17を式16に代入して、式18を得る。
Figure 2019098326
・・・(式18)
式18を整理して、式19になる。
Figure 2019098326
・・・(式19)
漏れ率Kは、必要に応じて10%、7%、5%若しくは3%に設定することができる。aは漏れ率Kを満足する隙間の最大値である。
図3に示すように、更に、本実施例の無封止剤気密フィルター装置100では、フィルターケーシング1の内壁11において、載置部材3の位置に対応する凸条12を有し、凸条12が内壁11の表面からフィルター部材2へ延伸してフィルター部材2に当接する。この設計によって、フィルター部材2の取り付けを妨げない状況で、更にその隙間からの空気漏れを遮断し、気体漏れ率を低減できる。
無封止剤気密フィルター装置100では、更に、前記隙間に設置する圧縮充填部材4を含む。フィルター部材2の取り付けによって、圧縮充填部材4を押さえるため、その隙間からの空気漏れを遮断し、気体漏れ率を低減できる。
更に、図1に示すように、本実施例の無封止剤気密フィルター装置100では、カバー5を有し、フィルターケーシング1の開口を覆うため、複数のフィルター部材2が落ちないように、しっかりとフィルターケーシング1に収容する。また、カバー5には、取っ手51を設け、これによって、無封止剤気密フィルター装置100の持ち上げと携帯が便利になる。
(第二の実施例)
図4に示すように、更に、本発明の第二の実施例では、フィルターケーシング1の内壁13とフィルター部材2が挟み合わせられる非線形隙間を形成する。詳しくいうと、フィルター部材2の側面では、更に側縁部22を有し、側縁部22と内壁13は、形状的に対応する起伏的な表面を有するため、通気路に平行する方向(方向l)から見ると、前記隙間は非線形となる。これによって、フィルター部材2の取り付けを妨げない状況で、更にその隙間からの空気漏れを遮断し、気体漏れ率を低減できる。前記側縁部22は、硬質の材料で作られても構わないもので、例えば、フィルター部材2のフレームが可能である。また、軟質或いは圧縮性のある材料でも構わない。なお、本発明はこれらに限らない。
以上によって、本発明の無封止剤気密フィルター装置100は、従来の装置に比べて、厳しい業界要求レベルを満足できるほか、コストの節約とフィルター装置の無封止剤化などのメリットがある。
(第三の実施例)
更に、図5と図6に示すように、本発明の第三の実施例による無封止剤気密フィルター装置100aは、フィルターケーシング1、複数のフィルター部材2、複数の載置部材3a、カバー5及び係止部材6を含む。
フィルターケーシング1は、ろ過空間S及び予定のろ過方向(図の中に示す矢印方向)を有する。本実施例では、フィルターケーシング1の下側に送風機を設け、ろ過空間Sに対して吸気し、空気がフィルターケーシング1の上側から前記ろ過方向に沿って、フィルターケーシング1の下側へ流れる。
複数の載置部材3aは、複数のフィルター部材2を載せる。複数の載置部材3aは、一定の間隔でろ過方向に沿って平行に、ろ過空間Sの中に設置する。フィルター部材2は、同じく平行に、これを引き出せるように一つずつ複数の載置部材3aに滑置する。各載置部材3aは、ろ過空間Sを超えるように伸びる延出端31を有し、各延出端31では係止穴32が穿設される。
カバー5が複数の延出端31の位置に対応する複数の長穴52を有し、図6に示すように、長穴52が延出端31に挿入されるようにカバー5をフィルターケーシング1の開口に嵌合し、複数のフィルター部材2が落ちないように、しっかりとフィルターケーシング1に収容する。また、カバー5に取っ手51を設けることで、無封止剤気密フィルター装置100aの持ち上げ、携帯と移動が便利になる。本実施例では、カバー5がろ過空間Sへ凹むような表面53を有する。
係止部材6が、本体61、及び複数の載置部材3aの数量に対応するラッチ62を有し、ラッチ62が本体61から伸びるように形成され、各ラッチ62の間隔距離が、各載置部材3aの間隔距離に対応し、本体61がろ過方向に平行して複数のラッチ62をそれ対応する係止穴32に挿着するように係止部材6を設置することによって、係止部材6とカバー5が複数のフィルター部材2をろ過空間Sに固定する。本実施例では、ろ過方向が重力方向であり、係止部材6が、自重で重力方向に沿ってカバー5及び載置部材3aを固定することで、複数のフィルター部材2を固定する。
本発明の無封止剤気密フィルター装置100aは、フィルター部材2をより強固にフィルターケーシング1のろ過空間Sに保持することができ、フィルター部材2が風の強さによる振動、位置ズレ若しくは脱落を防止し、空気品質を確保できる。
(第四の実施例)
更に、図7、図8に示すように、本発明の第四の実施例による無封止剤気密フィルター装置200の載置部材7では、多数のフィルター部材Fを設置することができる。フィルター部材FはV字状のように載置部材7に並べる。各フィルター部材Fの間に係止部材8を有する。
係止部材8は、ボルト穴81と滑合部82を有し、ボルト穴81はボルトで係止部材8を無封止剤気密フィルター装置200の底板に固定する。滑合部82の形状は、フィルター部材Fの側縁形状に対応し、フィルター部材Fの側縁で滑動することができる。滑合部82を突き当てるところまで滑動し、ボルト穴81を用いて係止部材8を固定することで、フィルター部材Fを無封止剤気密フィルター装置200に固定する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
100、100a、200…無封止剤気密フィルター装置、
1…フィルターケーシング、 11…内壁、 12…凸条、
2…フィルター部材、 21…ろ過面、 22…側縁部、
3、3a…載置部材、 31…延出端、32…係止穴、
4…圧縮充填部材、 5…カバー、 51…取っ手、 52…長穴、
6…係止部材、 61…本体、 62…ラッチ、
8…係止部材、 81…ボルト穴、 82…滑合部、
F…フィルター部材、 S…ろ過空間。

Claims (12)

  1. ろ過空間を有し、内部で対向する2つの側面と前記ろ過空間が通気路を形成するフィルターケーシングと、
    それぞれにろ過面を有し、前記ろ過空間から引き出せるように前記フィルターケーシングの前記2つの側面に平行して前記ろ過空間の中で設置する複数のフィルター部材と、及び、
    前記複数のフィルター部材を載せるように、前記複数のフィルター部材に対応して一定の間隔でフィルターケーシングの内壁に設置する載置部材と、を含み、
    前記フィルター部材と前記フィルターケーシングの内壁の間に隙間を有し、前記フィルター部材の前記ろ過面と前記隙間について、
    Figure 2019098326
    ・・・(式1)
    の関係式を満たし、前記式1において、aが前記隙間の最大値で、XとYは前記ろ過面の長さと幅であり、ΔPがろ過面に直交する両側の圧力差であり、ρが空気密度であり、そして、vがろ過面からの給気の風速であることを特徴とする無封止剤気密フィルター装置。
  2. 前記ろ過面と前記隙間について、
    Figure 2019098326
    ・・・(式2)
    の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  3. 前記ろ過面と前記隙間について、
    Figure 2019098326
    ・・・(式3)
    の関係式を満たすことを特徴とする請求項2に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  4. 前記ろ過面と前記隙間について、
    Figure 2019098326
    ・・・(式4)
    の関係式を満たすことを特徴とする請求項3に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  5. 前記ろ過面と前記隙間について、
    Figure 2019098326
    ・・・(式5)
    の関係式を満たすことを特徴とする請求項4に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  6. 前記フィルターケーシングの前記内壁において、前記載置部材の位置に対応する凸条を有し、前記凸条が前記内壁の表面から前記フィルター部材へ延伸して前記フィルター部材に当接することを特徴とする請求項1に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  7. 更に、前記隙間に設置する圧縮充填部材を含むことを特徴とする請求項1に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  8. 前記フィルターケーシングの前記内壁と前記フィルター部材が挟み合わせられる非線形隙間を形成することを特徴とする請求項1に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  9. 更に、カバー及び係止部材を備え、各前記載置部材は、前記ろ過空間を超えるように伸びる延出端を有し、各前記延出端で係止穴が穿設され、前記カバーが、複数の延出端の位置に対応する複数の長穴を有し、前記長穴が前記延出端に挿入されるように前記カバーを前記フィルターケーシングの開口に嵌合し、前記係止部材が、本体、及び複数の前記載置部材の数量に対応するラッチを有し、前記ラッチが前記本体から伸びるように形成され、各ラッチの間隔距離が、各前記載置部材の間隔距離に対応し、前記本体がろ過方向に平行して複数の前記ラッチをそれ対応する係止穴に挿着するように前記係止部材を設置することによって、前記係止部材と前記カバーが複数の前記フィルター部材を前記ろ過空間に固定することを特徴とする請求項1に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  10. 前記カバーが、前記ろ過空間へ凹むような表面を有することを特徴とする請求項9に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  11. 前記表面に取っ手が設置されることを特徴とする請求項10に記載の無封止剤気密フィルター装置。
  12. 前記ろ過方向が、重力方向であり、前記係止部材が、自重で重力方向に沿って前記カバー及び前記載置部材を固定することを特徴とする請求項9に記載の無封止剤気密フィルター装置。
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