KR100564876B1

KR100564876B1 - 팬 필터 유닛

Info

Publication number: KR100564876B1
Application number: KR1020040000047A
Authority: KR
Inventors: 김종진
Original assignee: 주식회사 신성이엔지
Priority date: 2004-01-02
Filing date: 2004-01-02
Publication date: 2006-03-30
Also published as: KR20050071755A

Abstract

본 발명은, 팬 필터 유닛에 관한 것으로서, 특히, 클린 룸에서 프레임들로 형성된 시스템 천장의 직교 배열형 프레임에 탑재된 각각의 팬 하우징에 필터와 팬과 상부 팬 가이드를 조합하여 일체화한 팬 필터 유닛에 있어서, 상기 상부 팬 가이드의 하부에 하부 팬 가이드를 구비함에 있어, 상기 팬의 하부 주위에 대하여 상기 하부 팬 가이드의 상면을 타고 방사상 외향 유동하는 유속이 편향되어 충격파가 생겨 상기 하부 팬 가이드의 끝단에서 경계층과 상호 작용하여 생기는 유동 박리로 인해 하부 팬 가이드의 하류에 충격파가 발생하는 것을 규제하도록 하부 팬 가이드의 끝단이 상향 절곡된 정압용 절곡부를 적어도 2 방향에 가지는 하부 팬 가이드가 구비되어서, 종래의 팬 하우징의 4개의 내벽 중 2개의 내벽 사이에 접촉 배치된 양단을 갖는 하부 팬 가이드에 의한 1 또는 2 방향 풍량 토출방식을 위한 소형 팬필터유닛에서만 통용되던 구조에서 벗어나, 대형의 팬필터유닛에서도 통용될 수 있도록 경사방향 풍량 토출방식으로 여과될 공기를 필터와 팬 가이드 사이의 유동층 영역 전체에 걸쳐 대체로 균일한 유속 분포를 달성할 수 있도록 한 하부 팬 가이드를 채택하였다.

Description

팬 필터 유닛{Fan filter unit}

도 1은 종래의 반도체 제조용 청정 룸의 개략 구조도,

도 2는 종래의 클린 룸용 팬 필터 유닛의 내부를 나타내기 위한 전체 횡단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 팬 필터 유닛(16)의 전체 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 클린 룸용 팬 필터 유닛(16)의 내부를 나타내기 위한 종단면 구조도,

도 5는 본 발명에 따른 클린 룸용 팬 필터 유닛(16)의 내부를 나타내기 위한 횡단면 구조도,

도 6은 본 발명에 따른 하부 팬 가이드와 상부 팬 가이드를 분해하여 도시한 분해조립 사시도, 및

도 7은 도 6에서 하부 팬 가이드만을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 팬 가이드의 단부를 일부 절취하여 확대 도시한 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 클린 룸 5 : 직교 배열형 프레임

13 : 모터 14 : 필터

15 : 팬 하우징 16 : 팬 필터 유닛

20 : 상부 팬 가이드 21 : 바람유도구

30 : 하부 팬 가이드 31 : 절곡부

31a : 제1 절곡부 31b : 제2 절곡부

31c : 제3 절곡부 33 : 간극

본 발명은 높은 청정도를 요구하는 전자기기조립실, 반도체조립실, 병원의 수술실, 무균실, 세균배양실등 항상 청정을 유지해야만되는 클린 룸에 정화된 공기를 송풍하여 주는 클린 룸(Clean Room)용 팬 필터 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 병원이나 반도체 제조 공장 등의 클린 룸에서，종래 팬 필터 유닛(FFU) 방식 및 가압 천장 챔버 방식이 주로 사용되고 있다．도1은，종래의 팬 필터 유닛 방식의 구성도이다．건물(1) 내의 클린 룸(2)은, 직교 배열형 프레임(5)으로 형성된 시스템 천장(3)을 구비하고 있다. 이 시스템 천장(3)의 직교 배열형 프레임(5)으로 형성된 방형(方形)의 팬 하우징(15)에 필터(14)와 송풍팬(13)을 조합하여 일체화한 팬 필터 유닛(16)이 장착되어 있다.

이러한 팬 필터 유닛(16)의 송풍팬(13)에 의해, 천장 내부(17)의 공기를 흡인하고 필터(14)를 통하여 클린 룸(2) 내에 공급한다. 클린 룸(2) 내의 공기는, 프리 액세스 플로어(4)를 통하여 마루 하부로 유동하여, 또한 드라이 코일(9)을 통하여 제습되고、리턴 스페이스(12)를 흐르고 천장 내부(17)로 돌아와 순환한다. 이 FFU 방식으로는 천장에 마련한 각 송풍팬(13)에 의해 천장 내부(17)의 공기를 흡인하므로 ，천장 내부(17)는 주위에 대하고 부압이 된다.

이와 같은 FFU 방식에 있어서는，천장 내부(17)가 부압이기 때문에, 각 팬 하우징(15, …)의 직교 배열형 프레임(5)　부분의 리크 등에 의해 천장 내의 공기가 필터를 통과하지 않고 클린 룸(2) 안으로 유입되는 것이 없도록 함으로써, 클린 룸(2) 안의 청정도가 확실하게 유지된다. 따라서, 필터(14)와 직교 배열형 프레임(5)과의 사이의 밀봉성에 관해서는, 다소의 틈이 있더라도 클린 룸(2) 측으로 누설되는 등의 문제는 없다.

또, 각 팬 하우징(15) 마다 팬이 마련되기 때문에, 필터 교환의 경우 등에 클린 룸(2) 전체의 운전을 정지하는 일이 없이, 개별 송풍팬(13) 만을 정지하고 필터(14)를 교환하는 것이 가능하여, 클린 룸(2)의 가동률이 높아지며 사용성이 향상된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 클린 룸(2)에 대해 천장 내가 부압이 되기 때문에, 클린 룸(2)의 청정도의 유지를 확실히 할 수 있고, 또 클린 룸 전체의 운전을 정지하지 않고도, 개별적으로 필터(14) 교환을 수행할 수 있는 등의 이점을 보유한 반면, 송풍팬(13)을 다수개 사용하기 때문에, 에너지 효율이 나쁘고, 전체적으로 볼 때, 큰 전력을 소비함과 함께 다수의 팬이 천장 내에 마련되기 때문에 1개의 팬의 소음은 작지만, 다수대의 팬이 집합한 합성 소음이 커질 우려를 내포하고 있다.

더욱이, 필터(14)에 고른 정압으로 공기를 통과시키지 못할 경우에는, 필터 이전의 내부 공간 다시 말해서, 필터 내부에 수평으로 배열된 하부 팬 가이드와 필터 사이의 거리에 따라 달라지는 사이 공간의 크기가 적정치 않을 경우에는, 국부적으로 공기압이 집중되는 영역이 발생하여 국부적으로 공기가 정체되는 등의 현상이 발발하여, 공기흐름 저항에 따른 소음이 초래됨과 더불어, 필터를 통과하는 풍량을 일정수준으로 맞추기 위해서는, 공기 저항에 따른 손실을 보충하기 위한 모터의 출력(소비전력) 증대를 유발하여, 고소음·고전력형 팬 필터 유닛으로 구성될 수 밖에 없는 설계상의 난점을 가지고 있었다.

또한, 천정 내부의 공기가 송풍팬의 흡인력에 의해 팬 필터 유닛 내로 유동하고, 내부 설치된 하부 팬 가이드를 통해 공기의 흐름을 일방향 또는 2방향의 토출구(23a) 측으로만 분산시켜 필터측으로 유도하는 종래의 구조에서는, 필터(14)측으로 지속적으로 유도되어 공기의 흐름 분포 상 필터 상부측에 공기압이 집중됨으로써, 팬 필터 유닛 팬 하우징(21)의 하단부와 필터측의 결합부위 즉, 팬 하우징의 하단부의 떨림현상 등으로 인해, 큰 소음이 유발되는 등의 우려가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 우려를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 종래의 팬 하우징(15)의 4개의 내벽 중 2개의 내벽 사이에 접촉 배치된 양단을 갖는 하부 팬 가이드(30)에 의한 1 또는 2 방향 풍량 토출방식을 위한 소형 FFU에서만 통용되던 구조에서 벗어나, 대형의 FFU에서도 통용될 수 있도록 경사방향 풍량 토출방식으로 여과될 공기를 필터와 하부 팬 가이드 사이의 유동층 영역 전체에 걸쳐 대체로 균일하게 유속 분포를 달성할 수 있도록 한 정압용 하부 팬 가이드를 채택한 팬 필터 유닛을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 팬 필터 유닛은, 클린 룸에서 직교 배열형 프레임으로 형성된 시스템 천장의 직교 배열형 프레임에 탑재된 각각의 팬 하우징에 필터와 팬과 상부 팬 가이드를 조합하여 일체화한 팬 필터 유닛에 있어서, 하부 팬 가이드로서, 상기 팬의 하부 주위에 대하여 하부 팬 가이드의 상면을 타고 방사상 외향 유동하는 유속이 편향되어 충격파가 생겨 하부 팬 가이드의 끝단에서 경계층과 상호 작용하여 생기는 유동 박리로 인해 하부 팬 가이드의 하류에 충격파가 발생하는 것을 규제하도록 그 끝단이 상향 절곡된 정압용 절곡부를 적어도 2 방향에 가지는 하부 팬 가이드가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 팬 필터 유닛(16)의 전체 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 클린 룸용 팬 필터 유닛(16)의 내부를 나타내기 위한 종단면 구조도이며, 도 5는 본 발명에 따른 클린 룸용 팬 필터 유닛(16)의 내부를 나타내기 위한 횡단면 구조도이며, 도 6은 본 발명에 따른 하부 팬 가이드와 상부 팬 가이드를 분해하여 도시한 분해조립 사시도이고, 도 7은 도 6에서 하부 팬 가이드만을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 하부 팬 가이드의 단부를 일부 절취하여 확대 도시한 종단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 팬 필터 유닛(16)의 팬 하우징(15)과 필터(14)측의 결합구조를 도시한 단면도이며, 도1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

본원의 팬 필터 유닛(16)은, 클린 룸(2)의 천장에 설치하여 클린 룸(2)으로 정화된 공기를 공급하는 클린 룸(2) 필터링 유닛의 일환으로, 팬 필터 유닛(16) 내의 공기흐름 저항을 최소로 하여 기류소음이 최소로 되며, 모터(14a)의 소비전력을 절감시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 팬 필터 유닛(16)은 클린 룸(2)에서 직교 배열형 프레임(5)으로 형성된 시스템 천장(3)의 직교 배열형 프레임(5)에 탑재된 각각의 팬 하우징(15)에 필터(14)와 송풍 팬(13)을 조합하여 이루어져 있다.

또, 상기 팬(13)의 하부에는 하부 팬 가이드가 구비되는데, 상기 팬(13)의 하부 주위에 대하여 하부 팬 가이드의 상면을 타고 방사상 외향 유동하는 유속이 편향되어 충격파가 생겨 하부 팬 가이드의 끝단에서 경계층과 상호 작용하여 생기는 유동 박리(flow separation)로 인해 하부 팬 가이드의 하류에 충격파가 발생하는 것을 규제하도록 그 끝단이 상향 절곡된 정압용 절곡부(31)를 적어도 2방향에 가지는 하부 팬 가이드(30)가 수평향으로 팬 하우징(15)의 내벽부에 고정 설치되어 있다.

또한, 상기 정압용 절곡부(31)는 상기 하부 팬 가이드(30)의 끝단에서 1차적으로 경사 절곡된 제1 절곡부(31a)와, 상기 제1 절곡부(31a)에서 수직방향으로 상향 절곡 형성된 제2 절곡부(31b)를 구비하고 있다.

또, 상기 정압용 절곡부(31)는 상기 제2 절곡부(31b)로부터 상기 팬모터(14a) 방향을 향해 절곡된 제3 절곡부(31c)를 구비하고 있다.

또한, 상기 하부 팬 가이드(30)의 경사방향 절곡부(31)의 사이에는 소정의 노치(notch) 형상으로 형성된 간극(33)이 형성되어 있다.

또, 상기 하부 팬 가이드(30)의 단부들의 상단 상측은 상부 팬 가이드(20)들에 의해 목조가옥의 지붕 처마 형식으로 둘러싸여 지도록 상기 팬 하우징(15)의 내측 상단에 고정 설치되어 있다.

또한, 상기 상부 팬 가이드(20)들 중에서 상기 하부 팬 가이드(30)의 단부와 팬 하우징(15)의 내벽 사이에 배치된 상부 팬 가이드(20)에는 바람유도구(21)가 관통 형성되어 있다.

다시 말해서, 클린 룸 팬 필터 유닛(16) 내에 상기 상부 팬 가이드(20)를 타고 흐르는 공기의 유동 도중에 발생되는 공기압을 일정하게 하방향 유도하기 위하여 내측에 상부 팬 가이드(20)를 장착함과 동시에 폭이 짧은 측의 상부 팬 가이드(20)에는 바람유도구(21)를 관통형성하여 공기의 흐름에 따라 발생되는 공기저항을 최소로 하는 구조를 채택하고 있는 것이다.

한편, 미설명부호(23)는 상기 송풍팬(13)과 벨마우스(14b)를 상향으로 이동하여 고정시키기 위한 브래킷이다.

따라서, 종래의 팬필터유닛 전체의 크기가 소형일 경우에는, 하부 팬 가이드(30)가 2방향으로만의 유속을 획득하는 구조로 되더라도, 필터(14) 상부의 유동층 영역 전체에 걸쳐 유속 분포가 대체로 균일하기 때문에 팬필터유닛의 하방향 정압 정속 토출에 그리 영향을 미치지 않았던 점과는 달리, 팬필터유닛이 대형화되면서, 종래의 2방향 풍량 토출 구조로서는, 필터 상부에서의 유동화 개시속도에 대해 충분하고도 균일한 유속을 얻을 수 없었던 구조를 탈피하는 구성을 개발함으로써, 필터 상부 전체에 걸쳐 균일하게 공기가 도입될 수 없는 비균일 도입 현상을 규제하기 위한 것으로서, 필터 상부에서의 유동화 공기를 가능한 한 균일하게 도입하기 위해 공기 분산판 기능을 수행하는 평판형 하부 팬 가이드(30)를 채용하였다.

또한, 상기 하부 팬 가이드(30)의 경사방향 에지에 기립벽부를 절곡형성하여, 이 기립벽부를 통해, 일측 평면상에서 유동이 편향되어 충격파가 생겨 경계층과 상호 작용하여 생기는 박리로 인해 그 하류에 충격파가 발생하는 것을 규제함으로써, 이러한 경계층 박리에 기인하는 풍속 손실을 방지하는 데 유용한 공기역학적 구조를 제공할 수 있도록 하였으며, 상기 사방의 기립벽부가 만나는 하부 팬 가이드의 모서리부에서는 이웃하는 기립벽부와 소정거리 이격되도록 노치형상으로 간극이 형성됨으로써, 상기 충격파와 경계층의 상호작용에 의한 박리현상이 최대화되는 지점인 이 꼭지점에서는 자유롭게 수평향으로 토출되어, 상기한 충격파와 경계층의 상호작용에 의한 박리가 통제될 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같이, 본원의 구성에 따르면, 종래의 팬 하우징의 4개의 내벽 중 2개의 내벽 사이에 접촉 배치된 양단을 갖는 하부 팬 가이드에 의한 1 또는 2 방향 풍량 토출방식을 위한 소형 FFU에서만 통용되던 구조에서 벗어나, 대형의 FFU에서도 통용될 수 있도록 경사방향 풍량 토출방식으로 여과될 공기를 필터와 팬 가이드 사이의 유동층 영역 전체에 걸쳐 대체로 균일하게 유속 분포를 달성할 수 있도록 한 정압용 팬 가이드를 채택하여서, 대형 팬 필터 유닛에서도 유동층의 정압을 용이하게 달성할 수 있는 등의 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims

클린 룸에서 직교 배열형 프레임으로 형성된 시스템 천장의 직교 배열형 프레임에 탑재된 각각의 팬 하우징에 필터와 팬과, 이 팬으로부터 토출되는 기류의 상부를 가이드하기 위한 상부 팬 가이드를 조합하여 일체화한 팬 필터 유닛에 있어서,

상기 상부 팬 가이드의 하부에 간격져 수평배열된 하부 팬 가이드로서, 상기 팬의 하부 주위에 대하여 하부 팬 가이드의 상면을 타고 방사상 외향 유동하는 유속이 편향되어 충격파가 생겨 하부 팬 가이드의 끝단에서 경계층과 상호 작용하여 생기는 유동 박리로 인해 하부 팬 가이드의 하류에 충격파가 발생하는 것을 규제하도록 팬 가이드의 끝단이 상향 절곡된 정압용 절곡부를 적어도 2 방향에 가지는 하부 팬 가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 정압용 절곡부는 상기 하부 팬 가이드의 끝단에서 1차적으로 경사 절곡된 제1 절곡부와, 상기 제1 절곡부에서 수직방향으로 상향 절곡 형성된 제2 절곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 정압용 절곡부는 상기 제2 절곡부로부터 상기 팬모터 방향을 향해 절곡된 제3 절곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 하부 팬 가이드의 경사방향 절곡부의 사이에는 소정의 간극이 형성된 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 팬 가이드의 단부들의 상단 상측은 상기 상부 팬 가이드들에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제 5 항에 있어서,

상기 하부 팬 가이드들 중에서 상기 팬 가이드의 단부와 팬 하우징의 내벽 사이에 배치된 하부 팬 가이드에는 바람유도구가 관통 형성된 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.