KR20100076897A - 역류방지가능한 팬 필터 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 관한 것으로, 그 목적은 공기정화를 위해 설치되는 팬 필터 유닛의 날개를 물결형상으로 형성하여 소음을 방지가능하도록 함과 아울러 성능을 향상시킴과 동시에 배출구에 역류방지용 핀을 설치함에 따른 역류를 방지할 수 있으며 나아가 유닛의 두께를 얇게 구성할 수 있어 설치 면적을 적게 차지할 수 있도록 하는 것에 있으며, 이러한 목적은, 중앙부에 공기를 흡입가능하도록 흡입구가 형성된 상판과, 상기 상판과 결합되는 것에 의해 적어도 어느 일측면에는 배출구가 형성된 하판으로 이루어진 하우징과, 상기 하우징의 상판 중앙부에 형성된 흡입구의 중심부와 일치되게 상기 하판에 상면에 구동가능하게 구동축을 갖추어 구비되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 회전가능하게 연결되어 회전하는 것에 의해 공기를 흡입구측으로 흡입시킴과 동시에 흡입된 공기를 배출구측으로 배출시킬 수 있도록 일면에 물결형상의 단면을 갖는 다수 개의 날개가 형성된 송풍팬과, 상기 송풍팬의 구동에 대응되게 공기가 배출되는 배출구에서 발생되는 역류를 방지가능하도록 상판과 하판에 각 일단이 고정되어 구비되는 역류방지용 핀을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것에 의해 달성된다.

팬 필터 유닛, 역류, 역류방지용 핀, 송풍팬

Description

역류방지가능한 팬 필터 유닛{Counterflow prevention the fan filter unit which is possible}

본 발명은 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클림룸에 설치되는 팬 필터 유닛의 출구에 역류방지용 블레이드를 설치하는 것에 의해 출구측에서 발생되는 역류를 방지할 수 있어 팬 필터 유닛의 구동에 따른 토출 효율을 향상시킬 수 있도록 한 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 클린 룸(Clean Room)은 높은 청정도를 요구하는 전자기기조립실, 반도체조립실, 병원의 수술실, 무균실, 세균배양실 등 항상 청정을 유지하도록 청정한 공기를 지속적으로 송풍시킨다.

상기와 같은 클린룸은 먼지가 전혀 없으며 외부와 차단 또는 격리된 공간으로서, 초고밀도 집적회로나 유전자 조작 등과 같이 세포 속의 미소한 유전자를 다루는 곳에서와 같이 환경 조건이 품질에 큰 영향을 끼치는 분야에 광범위하게 적용된다.

상기한 크린룸의 청정도는 공조 시스템에 의해 크게 좌우된다.

현재 크린룸의 공조 시스템은, 팬 필터 유닛 방식(Fan Filter Unit, 이하 "FFU"라 한다)과, 브로우 팬 필터(Blower Filter Unit, 이하 "BFU"라 한다) 방식으로 크게 구별된다.

상기한 팬 필터 유닛은, 송풍팬을 통해 외부로부터 유입된 공기가 팬 필터에서 먼지가 걸러진 후 클린룸 내부로 공급되는 방식이며, 고청정도를 요구하는 장소에 주로 사용된다.

이러한 종래의 일반적인 팬 필터 유닛은, 모터의 구동에 의해 구동하는 송풍 팬과, 상기 송풍팬을 실장시켜 덕트상에 구비되는 하우징으로 구성된다.

여기서, 상기한 하우징은, 일측면에 공기를 흡입하기 위한 흡입구가 형성되고, 상기 흡입구와 직각되는 방향에 배출구가 형성된다.

또한, 상기 송풍팬의 일면에는 공기를 흡입시켜 배출시킬 수 있도록 중앙부를 기준으로 원주방향으로 일정 간격으로 날개부가 형성된다.

그러나 이러한 종래의 일반적인 팬 필터 유닛은, 곡면으로 형성된 날개부로 인하여 구동시 소음이 많이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 일반적인 팬 필터 유닛은, 배출공기의 양을 높이기 위해 유닛 전체의 두께를 두껍게 구성하여 설치하게 되므로 설치 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 공기정화를 위해 설치되는 팬 필터 유닛의 날개를 물결형상으로 형성하여 소음을 방지 및 성능을 향상시킴과 아울러 배출구에 역류방지용 핀을 설치하는 것에 의해 출구측에서 발생되는 역류를 방지할 수 있어 팬 필터 유닛의 구동에 따른 토출 효율을 향상시킬 수 있도록 한 역류방지가능한 팬 필터 유닛을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로 또 다른 목적은, 공기정화를 위해 설치되는 팬 필터 유닛의 날개를 물결형상으로 형성함으로써 공기의 배출성능을 향상시키면서 팬 필터 유닛의 두께를 얇게 구성할 수 있어 좁은 면적에서도 설치가 가능하도록 한 팬 필터 유닛을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 청정을 유지하도록 청정한 공기를 지속적으로 송풍시키기 위해 구비되는 팬 필터 유닛을 구성함에 있어서, 중앙부에 공기를 흡입가능하도록 흡입구가 형성된 상판과, 상기 상판과 결합되는 것에 의해 적어도 어느 일측면에는 배출구가 형성된 하판으로 이루어진 하우징과, 상기 하우징의 상판 중앙부에 형성된 흡입구의 중심부와 일치되게 상기 하판에 상면에 구동가능하게 구동축을 갖추어 구비되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 회전가능하게 연결되어 회전하는 것에 의해 공기를 흡입구측으로 흡입시킴과 동시에 흡입 된 공기를 배출구측으로 배출시킬 수 있도록 일면에 물결형상의 단면을 갖는 다수 개의 날개가 형성된 송풍팬과, 상기 송풍팬의 구동에 대응되게 공기가 배출되는 배출구에서 발생되는 역류를 방지가능하도록 상판과 하판에 각 일단이 고정되어 구비되는 역류방지용 핀을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기한 배출구에 구비되는 역류방지용 핀은, 비행기 날개 형상의 단면 또는 원형의 단면을 갖는 역류방지용 핀중 어느 하나로 형성되어 구비된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 따르면, 공기정화를 위해 설치되는 팬 필터 유닛의 날개를 물결형상으로 형성하여 소음을 방지가능하도록 함과 아울러 성능을 향상시킴과 동시에 배출구에 역류방지용 핀을 설치함에 따른 역류를 방지시킬 수 있는 효과가 있다

또한, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 따르면, 공기정화를 위해 설치되는 팬 필터 유닛의 날개를 물결형상으로 형성함으로써 공기의 배출성능을 향상시키면서 팬 필터 유닛의 두께를 얇게 구성할 수 있어 좁은 면적에서도 설치가 가능하게 되는 효과가 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 일실시예를 들 어 상세하게 설명한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

첨부된 도면 도 1은 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 설치된 역류방지용 핀 부분을 확대 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 역류방지용 핀이 설치된 상태를 도시한 도면이다.

그리고 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 배출구에 설치되는 역류방지용 핀을 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛(100)은, 중앙부에 공기를 흡입가능하도록 흡입구(110a)가 형성된 상판(110)과, 상기 상판(110)과 스크류 또는 용접에 의해 결합되는 것에 의해 적어도 어느 일측면에는 배출구(120a,120b)가 형성된 하판(120)으로 이루어진 하우징(130)과, 상기 하우징(130)의 상판 중앙부에 형성된 흡입구(110a)의 중심부와 일치되게 상기 하판(120)에 상면에 구동가능하게 구동축을 갖추어 구비되는 구동모터(미도시함)와, 상기 구동모터의 구동축에 회전가능하게 연결되어 회전하는 것에 의해 공기를 흡입구(110a)측으로 흡입시킴과 동시에 흡입된 공기를 배출구(120a,120b)측으로 배출시킬 수 있도록 일면에 물결형상의 단면을 갖는 다수 개의 날개(141)가 형성된 송풍 팬(140)과, 상기 송풍팬(140)의 구동에 대응되게 공기가 배출되는 배출구(120a)에서 발생되는 역류를 방지가능하도록 상판(110)과 하판(120)에 각 일단이 리벳 또는 용접 등에 의해 고정되어 구비되는 역류방지용 핀(150)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 배출구(120a,120b)에 구비되는 역류방지용 핀(150)은, 비행기 날개 형상의 단면 또는 원형의 단면을 갖는 역류방지용 핀(150a)중 어느 하나로 형성되어 구비된다.

한편, 상기한 바와 같이 배출구(120a,120b)측에 동일 형상의 단면을 갖는 역류방지용 핀(150)을 설치할 수도 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 예를들면 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 배출구 한 쪽에는 비행기 날개형상의 단면을 갖는 역류방지용 핀(150)을 설치하고 다른 배출구측에는 원형의 단면을 갖는 역류방지용 핀(150a)을 설치할 수도 있다.

또한, 상기한 역류방지용 핀(150,150a)은 비행기 날개 형상의 단면 또는 원형의 단면으로 구성되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 중앙부를 길이방향으로 절단시킨 것에 의해 일면이 평단면을 갖는 반원기둥 형상의 역류방지용 핀(150b)으로 구성할 수도 있고, 또는 중앙부를 길이방향으로 절단시킨 것에 의해 일면은 평탄면을 형성하고 타면은 일단보다 타단이 더 길게 연장되되, 타단의 직경이 일단의 직경보다 점차 축경된 단면 즉, 비행기 날개 형상의 단면을 갖는 역류방지용 핀(150)의 중앙부를 길이방향으로 절단시켜 형성된 역류방지용 핀(150c)으로 구성할 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛(100)은, 첨부된 도면 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 송풍팬(날개가 물결형상으로 구비되는 터보팬)에 의해 흡입된 공기가 배출구를 통하여 배출시 상기 배출구측에서 역류가 발생하게 되는바, 상기 배출구에 역류방지용 핀을 설치하는 것에 의해 역류발생을 억제시킬 수 있게 된다.

한편, 상기한 송풍팬의 성능을 파악하기 위해 아래의 식을 사용하여 성능을 정량화 하면 다음과 같다.

즉, 회전수(N)로 일정 풍량(Q)에서 작동하는 송풍팬의 주요 변수는 날개직경(D₂), 출구속도(U₂) 전압상승(ΔP_T), 축동력(P), 전압효율(η_T)등이 있다.

이와 같은 변수들로 이루어진 무차원 변수들 중 중요한 것은 다음과 같다.

식 1 Ψ = ΔP_T/ρN²D² = ΔP_T/ρU² ₂/2

식 2 Φ = Q/ND³ = Q/U₂πD²/4

식 3 ξ = P/ρN³D⁵

각각 압력계수(Pressure Coefficient ; Ψ), 유량계수(Flow Coefficient ; Φ), 동력계수(Power Coefficient ; ξ)이다.

또한, 유체기계의 중류, 팬에 따라 대체적으로 일정한 변수값을 갖는 무차원 변수로 시스템 설계시 사용되는 대표적인 무차원 수로는 아래의 식과 같이 비직경(N_s), 비속도(D_s)가 있다.

식 4 N_s = Φ^1/2/Ψ^3/4 = NQ^1/2/(ΔP_T/ρ)^3/4

식 5 D_s = Ψ^1/4/Φ^1/2 = D(ΔP_T/ρ)^1/4/Q^1/2

여기서, 시스템 설계시 사용되는 대표적인 무차원수 비속도, 비직경은 압력계수(Ψ), 유량계수(Φ)에 따라 성능에 크게 영향을 받게 된다.

그리고 본 발명에 따른 팬 필터 유닛에서 사용되는 압력 상승량(ΔP_T)에는 정압+동압 외에 필터 압력손실이 포함된다.

실제 팬 필터 유닛의 출구지역에서 필터에 의한 압력 손실이 발생하게 된다.

상기한 식 1과 식 2는 다음과 같이 수정이 가능하다.

ΔP_T = Ψ(ρU² ₂/2)

Q = Φ(U₂A₂)

위 식에서 알 수 있듯이 배출구에서는 필터에 의해 출구속도(U₂)가 줄어들어 압력 손실이 발생하게 됨을 알 수 있다.

따라서 풍량(Q)을 증가 시키려면 출구속도(U₂)를 증가시켜야 한다.

유체에서도 질량보존의 법칙인 연속방정식(Continuity equation)이 존재한다. 물질체적은 시간에 무관하게 항상 동일한 입자들로 구성되어 있으므로 체적의 크기나 모양이 시간에 따라 변해도 물질체적의 질량 ∫_V(t)ρdV는 시간에 무관하게 일정하다.

유체의 밀도가 시간과 공간에 관계없이 항상 일정한 비압축성 유체라고 가정한다면 이런 비압축성유체의 연속방정식은 다음과 같다.

∇ㆍu = 0,

; 비압축성유체의 연속방정식(질량보존법칙)

즉, 유체의 속도(U₂)가 빨라지면 전체 유량(Q)을 유지하기 위해 출구쪽의 면적(A₂)이 넓어져야 하고, 반대로 유체의 속도(U₂)가 느려지면 전체 유량(Q)을 유지하기 위해 출구면적(A₂)이 줄어 들어야 한다.

따라서, 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛은 배출구 중앙부에서 역류가 발생하며, 이를 방지하기 위해 역류방지용 핀을 구비한다.

즉, 상기한 역류방지용 핀을 구비하는 것에 의해 배출구의 면적이 줄어들게 된다.

그로 인하여 도 5에 도시된 바와 같이 상기 역류방지용 핀에 의해 배출구를 통하여 배출된 공기가 다시 배출구측으로 유입되는 것을 막아 유동의 안정성을 기여하게 되고 출구 면적을 줄여주게 되어 출구속도(U₂)는 회복되어 팬 필터 유닛의 전체 풍량은 회복되게 된다.

이상과 같이 이루어진 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛을 설치하여 사용하게 되면, 첨부된 도면 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 구동모 터의 구동에 대응되게 송풍팬(140)이 구동하게 된다.

상기 송풍팬(140)의 구동으로 공기는 상판(110)의 중앙부에 형성된 흡입구(110a)를 통하여 흡입된다.

상기 흡입구(110a)로 입입된 공기는 물결형상의 날개(141)를 갖는 송풍팬(140)에 의해 하우징(130)의 양측에 형성된 배출구(120a,120b)측으로 각각 배출된다.

이때 배출구(120a,120b)를 통하여 배출된 공기 중 일부 즉, 다시 배출구(120a,120b)측으로 유입하려고 하는 역류 공기는 상기 배출구(120a,120b)에 설치된 역류방지용 핀(150)에 의해 막혀 유입되지 않게 된다.

따라서, 배출구(120a)를 통하여 배출되는 공기의 양이 많아 유닛(100)의 성능이 향상되게 된다.

또한, 송풍팬(140)에 의해 소음이 거의 발생하지 않게 될 뿐만 아니라 상기 송풍팬(140)의 날개(141)로 인하여 유닛의 전체 두께를 보다 얇게 구성하게 되므로 설치됨에 따른 면적을 적게 차지 할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛을 도시한 도면

도 2는 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛에 설치된 역류방지용 핀 부분을 확대 도시한 도면

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 역류방지용 핀이 설치된 상태를 도시한 도면

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 배출구에 설치되는 역류방지용 핀을 도시한 단면도

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛을 설명하기 위해 역류방지용 핀이 설치되지 않은 상태에서 유닛의 구동에 따른 유동 해석을 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따른 역류방지가능한 팬 필터 유닛의 역류방지용 핀이 설치된 상태에서 유닛의 구동에 따른 유동 해석을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 ; 팬 필터 유닛 110 ; 상판

120 ; 하판 130 ; 하우징

140 ; 송풍팬 150 ; 역류방지용 핀

Claims (4)

1. 청정을 유지하도록 청정한 공기를 지속적으로 송풍시키기 위해 구비되는 팬 필터 유닛을 구성함에 있어서,

   중앙부에 공기를 흡입가능하도록 흡입구가 형성된 상판과, 상기 상판과 결합되는 것에 의해 적어도 어느 일측면에는 배출구가 형성된 하판으로 이루어진 하우징과;

   상기 하우징의 상판 중앙부에 형성된 흡입구의 중심부와 일치되게 상기 하판에 상면에 구동가능하게 구동축을 갖추어 구비되는 구동모터와;

   상기 구동모터의 구동축에 회전가능하게 연결되어 회전하는 것에 의해 공기를 흡입구측으로 흡입시킴과 동시에 흡입된 공기를 배출구측으로 배출시킬 수 있도록 일면에 물결형상의 단면을 갖는 다수 개의 날개가 형성된 송풍팬과;

   상기 송풍팬의 구동에 대응되게 공기가 배출되는 배출구에서 발생되는 역류를 방지가능하도록 상판과 하판에 각 일단이 고정되어 구비되는 역류방지용 핀을

   포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역류방지가능한 팬 필터 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배출구에 구비되는 역류방지용 핀은, 비행기 날개 형상의 단면 또는 원형의 단면을 갖는 역류방지용 핀중 어느 하나로 형성되어 구비된 것을 특징으로 하 는 역류방지가능한 팬 필터 유닛.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각 배출구에 구비되는 역류방지용 핀은 중앙부를 길이방향으로 절단시킨 것에 의해 일면이 평단면을 갖는 반원기둥 형상의 역류방지용 핀으로 구비되거나, 또는 중앙부를 길이방향으로 절단시킨 것에 의해 일면은 평탄면을 형성하고 타면은 일단보다 타단이 더 길게 연장되되, 타단의 직경이 일단의 직경보다 점차 축경된 단면을 갖는 역류방지용 핀으로 구비되는 것을 특징으로 하는 역류방지가능한 팬 필터 유닛.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 각 배출구측에 동일 형상의 단면을 갖는 역류방지용 핀이 설치되거나 또는 각 배출구에 서로 다른 형상의 단면을 갖는 역류방지용 핀을 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 역류방지가능한 팬 필터 유닛.

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