JP3061135B1 - クリーンルーム用のエアフィルタ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】捕集効率を低下させることなく通気抵抗を小さ
くすることができるエアフィルタ構造を提供する。 【解決手段】本発明のエアフィルタ１０は、ろ材１２が
ジグザグ状に折り込まれて形成され、折り込まれたろ材
１２、１２同士の間にはそれぞれ複数の通気路用スペー
サ１４、１４が配設される。通気路用スペーサ１４、１
４同士の間には、整流用スペーサ１６が配設され、この
整流用スペーサ１６によってエアフィルタ１０の内部を
流れるエアが均等に整流される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエアフィルタ構造に
係り、特に半導体製造工場や食品・薬品工場等のクリー
ンルーム設備に使用されるエアフィルタの構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工場等のクリーンルーム設備
において、クリーンルームの天井面ににはクリーンルー
ム内を清浄に維持するために、ファンとフィルタとをユ
ニット化したファンフィルタユニット（以下、「ＦＦ
Ｕ」という）が配設されている。そして、半導体素子の
高集積化、微細化にともない、クリーンルームに要求さ
れる清浄度が厳しくなってきている。そのため、このＦ
ＦＵに使用されるエアフィルタが高い捕集効率であるこ
とが必要であることから、ＩＥＳ規格に記載されている
ミニプリーツ方式のＨＥＰＡフィルタ(High Efficiency
Particulate AirFilter)やＵＬＰＡフィルタ(Ultra Lo
w Penetration Air Filter)等のエアフィルタが使用さ
れている。

【０００３】従来のミニプリーツ方式のエアフィルタ
は、ろ材が一定の折り幅でジグザグ状に折り込まれ、折
り込まれたろ材面同士の隙間間隔は約１ｍｍ幅程度とな
る。そして、この隙間を通気路として微粒子を含んだエ
アが流れていく。折り込まれたろ材面同士の間には、エ
アの通気路を確保するために、線状に形成された通路用
スペーサが一定間隔（通常は２５．４ｍｍ間隔）で平行
に設けられている。通路用スペーサの材料としては、例
えばホットメルト樹脂等が使用され、この線状のホット
メルト樹脂でろ材面同士を接着固定することにより通気
路用スペーサがろ材面に支持される。この通路用スペー
サは、エアフィルタを所定の強度に保持する役目も行
う。そして、このような構造のエアフィルタの通気路を
微粒子をともなったエアが通過すると、微粒子がエアフ
ィルタの繊維に付着捕集される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構造を有する従来のエアフィルタは、捕集効率は良いも
ののエアフィルタの通気抵抗が大きいという欠点があ
る。即ち、クリーンルームの除塵システム全体の圧力損
失の大部分は、エアフィルタの圧力損失が占めている。
この結果、ＦＦＵのファン動力を大きくせざるをえない
ので電力費用が嵩むと共に、ファン動力を大きくすると
騒音が大きくなるという問題がある。

【０００５】また、エアフィルタの通気抵抗を小さくす
るために、エアフィルタの厚み（エアの入口から出口ま
での厚み）を薄くすると、捕集効率が低下してしまうと
いう問題がある。

【０００６】このような背景から、捕集効率を低下させ
ることなく通気抵抗を小さくすることができる構造を有
するエアフィルタが要望されている。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、捕集効率を低下させることなく通気抵抗を小
さくすることができるエアフィルタ構造を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、ろ材がジグザグ状に折り込まれて形成され
たクリーンルーム用エアフィルタに於いて、前記ろ材面
に樹脂を塗布して成る複数の通気路用スペーサを間隔を
あけて複数設け、前記ろ材面には、前記通気路用スペー
サ同士の間に、樹脂を直線状又は点状に塗布して成る整
流用スペーサを設け、前記通気路用スペーサは、エアが
進入する側のろ材山部にも形成すると共に、前記整流用
スペーサは、エアが進入する側のろ材山部には形成しな
いことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、折り込んだろ材面同士の
間にエアの通気路を確保するために形成した複数の通気
路用スペーサ同士の間に整流用スペーサを設けたので、
通気路を流れるエアの流れを通気路用スペーサの近傍に
偏流させることなく、通気路全体に均等化させることが
できる。これにより、エアフィルタのろ材面全体で微粒
子を効率良く捕集できるとともに、エアの気流が通気路
全体に均等化されるので、通気抵抗が小さくなり、圧力
損失が低減する。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係るエアフィルタ構造の好ましい実施の形態について詳
説する。

【００１５】まず、本発明のエアフィルタ構造を説明す
る前に、本発明のエアフィルタ構造を構成するに至った
理論的根拠を説明する。

【００１６】本発明の発明者らは、捕集効率を低下させ
ることなく通気抵抗を小さくする対策を検討する上で、
従来のミニプリーツ方式のエアフィルタにおける気流特
性を調べた。

【００１７】図１に示すように、通気路用スペーサ１４
が約２５ｍｍ間隔で配設されたエアフィルタ１１にエア
を均等に送気し、エアフィルタ１１の出口直後のエアの
風速を測定した。その結果、図２の点線に示すように、
エアフィルタ１１に対して均等に当たるようにエアを送
気しても、エアフィルタ１１内に進入したエアの大部分
は、通気路用スペーサの設置位置（図２中Ｐ点）付近か
ら集中して流出する。一方、通気路用スペーサ同士の中
間部分（図２中Ｑ点）からは殆ど流出しない。この結果
を図３の模式図で説明すると、エアフィルタ１１内に進
入したエアは、通気路用スペーサ１４、１４の近辺に集
中して流れ、通気路用スペーサ１４、１４同士の中間部
には殆ど流れない。従って、通気路用スペーサ同士１
４、１４の中間部ではろ材１２がエアに含有する塵埃
（微粒子）を殆ど捕集しないのでエアフィルタ１１全体
の捕集効率が低下し、更には、エアが偏って流れるので
エアフィルタ１１全体の圧力損失が増加する。このこと
から、捕集効率を低下させることなく通気抵抗を小さく
するためには、通気路用スペーサ１４、１４同士間の通
気路を流れる気流を均等化すればよいと考えられる。

【００１８】通気路を流れる気流を均等化するために
は、通気路に整流用のスペーサを配設して偏っていた気
流を整流する方法が考えられる。また、別の方法とし
て、通気路用スペーサ同士の間隔を従来の約２５ｍｍよ
りも狭めて通気路を流れる気流を均等にすることが考え
られる。しかしながら、通気路用スペーサは、単に通気
路を確保するだけでなく、エアフィルタの強度を保持す
る役目もあることから一般にＶ字状に形成され（図５参
照）、且つその長さも長いため、通気路用スペーサ１
４、１４同士の間隔を狭め過ぎると、通気路用スペーサ
１４自体の通気抵抗が問題となる。このことから、本発
明の発明者らは、通気路用スペーサ同士の間隔には、適
正な間隔があるという知見を得た。

【００１９】本発明は、上記した知見に基づいて成され
たものであり、第１の実施の形態のエアフィルタでは、
通気路用スペーサとは別に整流用スペーサを配設して通
気路を流れる気流を整流し、また、第２の実施の形態で
は、通気路用スペーサ同士を適正な間隔に配設して通気
路を流れる気流を均等化する。

【００２０】次に本発明のエアフィルタ構造の第１の実
施の形態について説明する。

【００２１】第１の実施の形態のエアフィルタ１０は、
図４及び図５に示すように、例えばＨＥＰＡフィルタや
ＵＬＰＡフィルタ等のガラス繊維から成るろ材１２を一
定の折り込み幅でジグザグ状（交互に反対方向）に折り
込むことにより形成される。折り込まれたろ材１２、１
２同士の間には、線状（紐状、糸状、リボン状、又はテ
ープ状）に形成された複数本の通気路用スペーサ１４、
１４…が配設される。通気路用スペーサ１４は、ろ材１
２の折り込み線に対して直交方向に、且つ一定の間隔
（例えば２５．４mm）で平行に配設される。また、通気
路用スペーサ１４には、例えばポリオレフィン系、ポリ
アミド系の熱溶融型接着剤（ホットメルト樹脂）が用い
られ、折り込まれる前のろ材１２の両面に谷部を除いて
塗布される。これにより、ろ材１２を折り込んだ際に通
気路用スペーサ１４がＶ字状に形成され、ろ材１２、１
２同士の間にエアの通気路が確保されるとともに、エア
フィルタ１０の強度が保障される。

【００２２】前記通気路用スペーサ１４、１４同士の間
には、線状に形成された整流用スペーサ１６が配設され
ている。この整流用スペーサ１６は、通気路用スペーサ
１４、１４同士の中間位置に、通気路用スペーサ１４と
平行（エアフィルタ１０の厚さ方向）に配設される。ま
た、整流用スペーサ１６は、エアフィルタ１０の厚さ方
向の長さの８０％以下の長さに形成され、例えば、Ｖ字
状に形成された通気路用スペーサ１４の半分の８０％の
長さに形成される。さらに、整流用スペーサ１６は、通
気路用スペーサ１４と同様に熱溶融型接着剤によって形
成され、ろ材１２の折り込み部分（山部及び谷部）を除
いて折り込まれる前のろ材１２の両面に塗布される。こ
のろ材１２を折り込むと、折り込まれたろ材１２、１２
同士は、前記通気路用スペーサ１４と整流用スペーサ１
６によって全面に渡って所定の折り込み間隔（例えば１
ｍｍ程度）に保たれる。なお、整流用スペーサ１６の形
状は、エアフィルタ１０の厚さ方向の長さの８０％以下
であればよく、最も短くした場合には点状であってもよ
い。

【００２３】次に上記の如く構成されたエアフィルタ１
０の第１の実施の形態の作用について図２及び図６に基
づいて説明する。尚、図２のＰ点は通気路用スペーサ１
４の設置位置であり、Ｑ点は整流用スペーサ１６の設置
位置であり、測定方法は上述したエアフィルタ１１の時
と同じである。

【００２４】図２及び図６から分かるように、エアフィ
ルタ１０に均等に当たるように送気されたエアは、エア
フィルタ１０内に均等な気流を形成して図６に示すよう
に略一様な速度でエアフィルタ１０を通過する。このこ
とは、通気路用スペーサ１４、１４同士の中間位置に整
流用スペーサ１６を配設することにより、ろ材面同士の
間隔を維持し易くなるという利点の他に、通気路用スペ
ーサ１４よりも短い整流用スペーサ１６を通気路用スペ
ーサ１４、１４同士の間に配設することにより、通気路
を流れる気流を整流する作用があるものと考察される。
この場合、通気路用スペーサ同士１４、１４の間隔に応
じて、配設する整流用スペーサ１６の数を設定する必要
があるが、通気路用スペーサ１４、１４同士の間隔が１
０ｍｍ以上である場合に、通気路用スペーサ１４、１４
同士の真ん中に１つ設けるようにするとよい。

【００２５】これにより、エアフィルタ１０は、ろ材１
２の全面に渡って略均等に塵埃を捕集するので、一部に
偏って塵埃を捕集していた従来のエアフィルタに比べ
て、エアフィルタ１０の捕集効率を顕著に向上させるこ
とができる。また、ろ材全面に渡って塵埃が付着するこ
とにより塵埃の付着による圧力増加も遅くなるので、エ
アフィルタ１０の寿命を延ばすことができる。さらに、
エアがエアフィルタ１０の通気路を略一様に流れるの
で、エアフィルタ１０全体の圧力損失を大幅に減少させ
ることができる。

【００２６】このように、本実施の形態のエアフィルタ
構造では、通気路に整流用スペーサ１６を配設して、通
気路を流れる気流を整流したので、エアフィルタ１０の
捕集効率を向上させることができるとともに、エアフィ
ルタ１０の圧力損失を減少させることができる。したが
って、同程度の捕集効率や圧力損失を得る場合に、エア
フィルタ１０をコンパクトに（薄型化）することができ
る。さらに、本発明によれば、エアフィルタ１０を通過
した気流分布が一様であるので、エアフィルタ１０の下
流の渦流の発生を抑制することができ、特に渦流の発生
を嫌うクリーンルームにおいて有利である。

【００２７】また、本実施の形態では、整流用スペーサ
１６の長さをエアフィルタ１０の厚さ方向の長さの８０
％以下とし、気流進入側の端部のろ材１２に整流用スペ
ーサ１６を配設しないので、この部分にも整流用スペー
サ１６を配設した場合に比べて、ろ材１２の塵埃捕集面
積を増加させることができ、さらには、エアフィルタ１
０に進入するエアの通気抵抗が大きくなるのを防止でき
る。

【００２８】なお、上述した実施の形態では、整流用ス
ペーサ１６を通気路用スペーサ１４と同一の材料で形成
したがこれに限定するものではない。整流用スペーサ１
６は、通気路用スペーサ１４と異なり、強度を確保する
必要がないので、例えば、ろ材１２を変形させてろ材１
２の表面に凸部を形成し、この凸部を対向するろ材１２
の表面に当接させてろ材１２、１２同士を所定の折り込
み間隔に維持してもよい。

【００２９】また、本実施の形態では、通気路用スペー
サ１４、１４の中間部に１本の整流用スペーサ１６を配
設したが、通気路を流れる気流を整流するのであればよ
い。例えば図７に示すエアフィルタ２０は、通気路用ス
ペーサ１４、１４間に２本の整流用スペーサ１６、１６
を均等な間隔で配設されている。この場合、通気路用ス
ペーサ１４、１４の間隔が上述した実施の形態よりも大
きい場合にも対応することができる。

【００３０】また、整流用スペーサ１６の形状は、上記
したように点状であってもよい。例えば、図８に示すエ
アフィルタ２２は、通気路用スペーサ１４、１４同士の
間に点状に形成された整流用スペーサ２４が設けられて
いる。この場合、整流用スペーサ２４の設置面積が小さ
くなり、ろ材１２において塵埃の捕集面積が拡がるの
で、エアフィルタ２２の捕集効率を向上させることがで
きる。

【００３１】また、図９に示すエアフィルタ２６のよう
に点状の整流用スペーサ２４、２４…を、通気路用スペ
ーサ１４、１４同士間に多数配設すると、折り込まれた
ろ材１２、１２同士を確実に一様な間隔にすることがで
き、通気路を流れる気流を整流することができる。

【００３２】さらに、上述した実施の形態では、整流用
スペーサ１６を通気路内の気流を整流化するものとして
説明したが、エアフィルタ１０の使用時に折り込まれた
ろ材１２、１２同士を全面に渡って所定の間隔に保持す
るものとしてもよい。この場合にも、エアフィルタ１０
の内部をエアが均等に流れるので、上述した実施の形態
と同様の効果を得ることができる。

【００３３】次に、本発明のエアフィルタの第２の実施
の形態を説明する。

【００３４】第２の実施の形態のエアフィルタ３０は、
図１０にその模式図を示すように、折り込まれたろ材１
２、１２同士の間に通気用スペーサ１４、１４…が一定
間隔Ｔｍｍで配設されている。一定間隔Ｔは、エアフィ
ルタ３０内にエアを均等に流すのに適した間隔であり、
通気するエアの風速等の使用状況に応じて設定され、通
常５ｍｍ以上２５ｍｍ以下が好ましい。なお、通気用ス
ペーサ１４は、上述した第１の実施の形態と同様にホッ
トメルト樹脂等により形成される。

【００３５】次に第２の実施の形態のエアフィルタ構造
の作用について図１１に基づいて説明する。

【００３６】図１１は、通気路用スペーサ１４、１４同
士の間隔とエアフィルタの圧力損失との関係を調べたも
のであり、図１１から分かるように、通気路用スペーサ
１４、１４同士の間隔を広げていくと、圧力損失は通気
路用スペーサ同士の間隔が５ｍｍまでは低下し、５ｍｍ
〜２５ｍｍまでは略同じ値で推移し、２５ｍｍを超える
ころから再び上昇する。この理由としては、通気路用ス
ペーサ１４、１４同士が５ｍｍを下回る場合には、エア
フィルタ３０に形成される通気路用スペーサ１４の数が
多すぎるために、通気路用スペーサ１４が偏流を防止す
るよりも通気路用スペーサ１４自体が通気抵抗となって
しまうためと考察される。一方、通気路用スペーサ１
４、１４同士が２５ｍｍを越える場合には、上記したよ
うに、偏流により通気路用スペーサ１４、１４同士の中
間部にほとんどエアが流れなくなるためと考察される。

【００３７】このように、従来、通気路の確保とエアフ
ィルタの強度保持との観点から通気路用スペーサ同士の
幅が設定（通常は２５．４ｍｍ）されていたが、捕集効
率を低下させることなく通気抵抗を小さくする観点から
は、通気路用スペーサ１４、１４同士の間隔を５ｍｍ以
上２５ｍｍ以下に設定することが好ましい。従って、通
気路用スペーサ１４、１４同士の間隔を５ｍｍ以上２５
ｍｍ以下にしたエアフィルタ３０にエアを均等に当てる
と、図１０に示したように、エアフィルタ３０の内部に
は、均等な気流が形成される。これにより、ろ材１２の
全面で塵埃を捕集するのでエアフィルタ３０の捕集効率
を増加できるとともに、エアが通気路を均等に流れるの
でエアフィルタ３０の通気抵抗を減少させることができ
る。なお、第２の実施の形態のエアフィルタ３０は、従
来のエアフィルタよりも通気路用スペーサ１４の数が増
えて強度が大きいので、エアフィルタ３０の通過するエ
アの風速が大きい場合や、ろ材１２の強度が小さい場合
等に適している。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエア
フィルタ構造によれば、通気路用スペーサ同士の間に整
流用スペーサを配設して、通気路用スペーサ同士間の通
気路に流れるエアを整流したので、エアフィルタの通気
抵抗を減少させることができるとともに、エアフィルタ
の除塵効率を向上させることができる。

【００３９】また、通気路用スペーサ同士の間隔を、５
ｍｍ以上２５ｍｍ以下に設定するようにしたので、通気
路用スペーサの数が増えることによる圧力損失への悪影
響を発生させることなく、通気路を流れる気流の均等化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の理論的根拠を説明する説明図

【図２】本発明の理論的根拠を説明する説明図

【図３】従来構造のエアフィルタ内を流れる気流を示す
模式図

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るエアフィルタ
構造を説明する説明図

【図５】本発明の第１の実施の形態に係るエアフィルタ
構造を説明する説明図

【図６】第１の実施の形態のエアフィルタの内部を流れ
る気流を示す模式図

【図７】他の実施例のエアフィルタを示す縦断面図

【図８】他の実施例のエアフィルタを示す縦断面図

【図９】他の実施例のエアフィルタを示す縦断面図

【図１０】第２の実施の形態のエアフィルタを示す縦断
面図

【図１１】第２の実施の形態のエアフィルタの作用を説
明する説明図

【符号の説明】

１０…（第１の実施の形態の）エアフィルタ、１２…ろ
材、１４…通気路用スペーサ、１６…整流用スペーサ、
３０…（第２の実施の形態の）エアフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 幸次 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 日立プラント建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−229509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200814（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 46/52

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ろ材がジグザグ状に折り込まれて形成さ
   れたクリーンルーム用エアフィルタに於いて、 前記ろ材面に樹脂を塗布して成る複数の通気路用スペー
   サを間隔をあけて複数設け、 前記ろ材面には、前記通気路用スペーサ同士の間に、樹
   脂を直線状又は点状に塗布して成る整流用スペーサを設
   け、 前記通気路用スペーサは、エアが進入する側のろ材山部
   にも形成すると共に、前記整流用スペーサは、エアが進
   入する側のろ材山部には形成しないことを特徴とするク
   リーンルーム用のエアフィルタ。
2. 【請求項２】 前記整流用スペーサは、前記エアフィル
   タの厚さ方向の長さの８０％以下であることを特徴とす
   る請求項１記載のクリーンルーム用のエアフィルタ。