JP6697529B2

JP6697529B2 - 無接着剤気密フィルター装置

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Publication number: JP6697529B2
Application number: JP2018220415A
Authority: JP
Inventors: ▲黄▼銘文; 游議輝
Original assignee: Greenfiltec Ltd
Current assignee: Greenfiltec Ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: US20190160408A1; US11090597B2; KR102141923B1; JP2019098326A; KR20200068046A

Description

本発明は、フィルター装置に関し、特に無接着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接着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、

・・・（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_１がろ過面からの給気の風速であることを特徴とする無接着剤気密フィルター装置を提供する。

本発明の無接着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、

・・・（式２）
の関係式を満たしている。

・・・（式３）
の関係式を満たしている。

・・・（式４）
の関係式を満たしている。

・・・（式５）
の関係式を満たしている。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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。

本発明の無接着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、無接着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接着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、前記無接着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、無接着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、無接着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。

本発明の無接着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接着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接着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接着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接着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接着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接着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接着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接着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、

・・・（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_１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^３）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_１は、送風機で制御しているため、ΔＰとｖ_１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、無接着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接着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、無接着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、無接着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、

・・・（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、

・・・（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、

・・・（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、

・・・（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、

・・・（式１ａ）
の関係式を満たし、式１ａにおいて、ａ_ｘ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_ｙ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。

・・・（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_１とＰ_２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_１とｈ_２であり、フィルター部材２の両側の風速はｖ_１とｖ_２であり、ρは空気密度である。

また、ｈ_１とｈ_２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。

・・・（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_０、Ａ）と風速（Ｖ_０、Ｖ）の積はイコールとする。

・・・（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_１は、ろ過面２１の面積であり、Ａ_２は隙間を含めるトータル面積である。

・・・（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。

・・・（式１０）

移項して、式１１を得る。

・・・（式１１）

また、Ａ_１は、ろ過面２１の面積であり、Ａ_２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。
Ａ_１＝ＸＹ・・・（式１２）
Ａ_２＝（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。

・・・（式１４）

移項して、式１を得る。

・・・（式１）

更に、無接着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。

・・・（式１５）

式１２、式１３及び式１５から、式１６を導出する。

・・・（式１６）

また、式７によって、式１７を得る。

・・・（式１７）

式１７を式１６に代入して、式１８を得る。

・・・（式１８）

式１８を整理して、式１９になる。

・・・（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、本実施例の無接着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。

無接着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、本実施例の無接着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、無接着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、本発明の無接着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接着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接着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、無接着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。

本発明の無接着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接着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を無接着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を無接着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…無接着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

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、

・・・（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_１がろ過面からの給気の風速であることを特徴とする無接着剤気密フィルター装置。
前記ろ過面と前記隙間について、

・・・（式２）
の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の無接着剤気密フィルター装置。
前記ろ過面と前記隙間について、

・・・（式３）
の関係式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の無接着剤気密フィルター装置。
前記ろ過面と前記隙間について、

・・・（式４）
の関係式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の無接着剤気密フィルター装置。
前記ろ過面と前記隙間について、

・・・（式５）
の関係式を満たすことを特徴とする請求項４に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。
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に記載の無接着剤気密フィルター装置。