TWI656904B - 無膠式氣密過濾設備 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種無膠式氣密過濾設備，包含過濾箱體、複數個過濾構件及複數個載置構件，過濾箱體的相對二側面與過濾箱體的過濾空間形成氣流通道；複數個過濾構件各自具有過濾面，過濾構件以過濾面平行過濾箱體的二側面的方式可拆卸地設置於過濾空間中；複數個載置構件對應複數個過濾構件而以一定的間距設置於過濾箱體的內壁，用以載置複數個過濾構件，其中過濾構件與過濾箱體的內壁之間有一間隙，過濾構件的過濾面以及間隙的最大值滿足一關係式。
Description
本發明相關於一種過濾設備，特別是相關於一種無膠式氣密過濾設備。
在工業製造領域中，特別是半導體製造業，為使產品良率進一步提升而廣泛使用無塵室，讓產品在潔淨、無汙染的隔離環境中被生產製造。為了達成無塵室的潔淨度要求，過濾設備是絕對必要且重要的設施。實施的方式為，在無塵室的進氣口架設風機及過濾設備，氣流被風機抽吸而通過過濾設備的層層濾網再進入無塵室。過濾設備通常為一箱體，內部設有多種不同濾網，分別可過濾酸、鹼、有機等汙染物。
然而，這樣的過濾設備係以黏膠將濾網與箱體黏合，當其中一部份濾網之使用有效時間到期，則必須更換整個過濾設備，如此相當浪費資源，並且非常不符合成本效益。除此之外，黏膠是為了降低過濾設備的氣體洩漏率，然而黏膠本身就是一種高分子材料，會隨著時間釋放多種有機物到環境中，並不利於無塵室的要求。為了要避免使用膠，坊間產生了一種號稱無膠的抽取式過濾設備，但這樣的過濾設備的氣體洩漏率都沒有辦法達到業界要求（低於10%），因此並無法真正地推廣到業界中。
因此，為解決上述問題，本發明的目的即在提供一種無膠式氣密過濾設備。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種無膠式氣密過濾設備，包含：一過濾箱體，具有一過濾空間，該過濾箱體的相對二側面與該過濾空間形成一氣流通道；複數個過濾構件，該複數個過濾構件各自具有一過濾面，該複數個過濾構件以該過濾面平行該過濾箱體的該二側面的方式可拆卸地設置於該過濾空間中；以及數個載置構件，對應該複數個過濾構件而以一定的間距設置於該過濾箱體的內壁，用以載置該複數個過濾構件，其中，過濾構件與該過濾箱體的內壁之間有一間隙，該過濾構件的過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式1： 【數學式1】
其中，a為該間隙的最大值，X、Y分別為該過濾面的長與寬，ΔP為過濾面的垂直兩側的壓力差，ρ為空氣密度，v
1為自該過濾面進氣的風速。
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式2。 【數學式2】
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式3。 【數學式3】
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式4。 【數學式4】
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式5。 【數學式5】
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，該過濾箱體的該內壁具有位置對應於該載置構件的一凸溝，自該內壁的表面朝該過濾構件延伸而頂抵該過濾構件。
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，更具有一壓縮填補構件，設置於該間隙。
在本發明的一實施例中係提供一種無膠式氣密過濾設備，該過濾箱體的該內壁及該過濾構件夾合形成一非直線間隙。
經由本發明所採用之技術手段，可確保氣體洩漏率低於業界要求。只要能確認用於無膠式氣密過濾設備的風機的運作環境參數，就能對應設計適合的無膠式氣密過濾設備。當環境所使用的風機之參數為固定值，且要求的過濾面之面積或長寬也為定值時，則經由式1可得知所設計的無膠式氣密過濾設備的該間距的上限值。反過來說，當無膠式氣密過濾設備已製造完成，過濾面之長寬及該間距為已知的固定值，也可以經由式1而推得風機的必要環境參數。因此，使得無膠式氣密設備可真正地應用於業界中，並藉由每次僅更換部分過濾構件，可充分有效利用每個過濾構件，並且降低更換成本。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
以下根據第1圖至第4圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。
如第1圖所示，本發明的無膠式氣密過濾設備100包含一過濾箱體1、複數個過濾構件2及複數個載置構件3。
過濾箱體1具有一過濾空間S，過濾箱體1的相對二側面與過濾空間S形成一氣流通道（如圖中箭頭方向所示）。在本實施例中，係由過濾箱體1的下方設置一風機而對過濾空間S抽氣，使氣體自過濾箱體1的上方通過該氣流通道而被吸入至過濾箱體1的下方。
複數個過濾構件2各自具有一過濾面21，複數個過濾構件2以過濾面21平行過濾箱體1的該二側面的方式可拆卸地設置於過濾空間S中。詳細來說，在本實施例中，過濾箱體1的上側面、下側面及過濾空間S係形成前述的氣流通道，複數個過濾構件2的過濾面21平行而可拆卸地設置該上側面及下側面，而使流入前述氣流通道的氣體被複數個過濾構件2過濾。
複數個載置構件3對應複數個過濾構件2而在過濾箱體1的上下方向上（方向l）以一定的間距設置於過濾箱體1的內壁11，用以載置複數個過濾構件2。詳細來說，在本實施例中，過濾箱體1的左側壁11及右側壁11（各自連接上側面及下側面）設有複數個載置構件3，複數個載置構件3以平行過濾箱體1的上側面、下側面的方向（方向m）而朝過濾空間S延伸，複數個過濾構件2經設置而依序滑置於複數個載置構件3而卡合於過濾箱體1中。
如第2圖及第3圖所示，過濾構件2的過濾面的長度為X，寬度為Y。過濾構件2與過濾箱體1的內壁11之間有一間隙，過濾構件2的過濾面21以及該間隙的關係滿足下列式1： 【數學式1】
其中，a為該間隙的最大值，ΔP為過濾面21的垂直兩側（方向l）的壓力差，ρ為空氣密度，v
1為自過濾面21進氣的風速。
由於空氣密度為已知條件（正常情況下為1.204kg/m
3），且過濾面21的垂直兩側（方向l）的壓力差ΔP以及過濾面21進氣的風速v
1係由前述的風機所控制，故ΔP及v
1為可調，也可為固定的參數值。在此情況下，只要設置濾構件2與過濾箱體1的內壁11之間的該間隙不超過a，則可確保洩漏率不超過10%。換句話說，只要能確認用於無膠式氣密過濾設備100的風機的運作情況（壓力差、風速等環境參數），就能對應設計適合的無膠式氣密過濾設備100。當環境所使用的風機之參數為固定值，且要求的過濾面21之面積或長寬也為定值時，則經由數學式1可得知所設計的無膠式氣密過濾設備100的該間距的上限值；反過來說，當無膠式氣密過濾設備100已製造完成，過濾面21之長寬及該間距為已知的固定值，也可以經由數學式1而推得風機的必要環境參數。
進一步地，在本實施例中，過濾面21以及間隙的關係滿足下列數學式2。 【數學式2】
在數學式2中，若間隙值小於a，則洩漏率小於10%。
進一步地，在本實施例中，過濾面21以及間隙的關係滿足下列數學式3。 【數學式3】
在數學式3中，若間隙值小於a，則洩漏率小於7%。
進一步地，在本實施例中，過濾面21以及間隙的關係滿足下列數學式4。 【數學式4】
在數學式4中，若間隙值小於a，則洩漏率小於5%。
進一步地，在本實施例中，過濾面21以及間隙的關係滿足下列數學式5。 【數學式5】
在數學式5中，若間隙值小於a，則洩漏率小於3%。
在一個例子中，過濾構件2的長寬分別為0.8m及0.485m，進口風速為0.7m/s，過濾面21的垂直兩側的壓力差為250帕，代入數學式1，則該間隙可容許的最大值a為0.575mm。
在一個例子中，過濾構件2的長寬分別為0.8m及0.485m，進口風速為0.7m/s，過濾面21的垂直兩側的壓力差為250帕，且該間隙為0.5mm，代入數學式2，得到洩露率約為8.8%。
在另一個例子中，過濾面21在長方向與內壁11之間的間隙異於過濾面21在寬方向與內壁之間的間隙，則過濾面以及該些間隙的關係滿足下列數學式1a： 【數學式1a】
其中，a
x為過濾面21在長方向與內壁11之間的間隙的最大值，a
y為過濾面21在寬方向與內壁之間的間隙的最大值。
接下來將進一步說明前述各個關係式的推導。
下列數學式6為伯努力定理，其中P
1、P
2分別為過濾構件2的垂直兩側（方向l）的壓力，g為重力加速度，h
1、h
2分別為過濾構件2的垂直兩側的高度，v
1、v
2分別為過濾構件2的垂直兩側的風速，ρ為空氣密度。 【數學式6】
其中h
1、h
2的差距極微小，可忽略不計。故數學式6可改寫成下列數學式7。 【數學式7】
接著考慮下列數學式8質量守衡定理，亦即截面積(A
0、A)與氣體流速(v
0、v)的乘積要相等。 【數學式8】
若設定氣體洩漏率為10%，則得到數學式9，其中A
1為過濾面21的面積，A
2為間隙的總面積。 【數學式9】
依據數學式9，可將數學式7改寫成數學式10。 【數學式10】
移項得到數學式11。 【數學式11】
又A
1為過濾面21的面積，A
2為間隙的總面積，參考第2圖可得數學式12及數學式13。 【數學式12】 A
1=XY 【數學式13】 A
2=(X+2a)(Y+2a)-XY
將數學式12及數學式13代入式11，得到數學式14。 【數學式14】
移項得到數學式1。 【數學式1】
進一步地，若要更嚴格限定無膠式氣密過濾設備100的洩漏率K，則由數學式9推得數學式15。 【數學式15】
由數學式12及數學式13推得數學式16。 【數學式16】
又根據數學式7，得到數學式17。 【數學式17】
將數學式17代入數學式16，得到數學式18。 【數學式18】
將數學式18修整為數學式19。 【數學式19】
洩漏率K可以依據需求設為10%、7%、5%或3%，a則為滿足洩漏率K的間距之最大值。
如第3圖所示，進一步地，在本實施例的無膠式氣密過濾設備100中，過濾箱體1的內壁11具有位置對應於載置構件3的一凸溝12，自內壁11的表面朝過濾構件2延伸而頂抵過濾構件2。如此可以在不妨礙過濾構件2安裝的情形下，更進一步阻止氣流自該間隙通過而降低洩漏率。
無膠式氣密過濾設備100還具有一壓縮填補構件4，設置於該間隙。在過濾構件2的安裝過程中可擠壓壓縮填補構件4，更進一步阻止氣流自該間隙通過而降低洩漏率。
進一步地，如第1圖所示，本實施例的無膠式氣密過濾設備100還具有一蓋體5，蓋合於過濾箱體1的一開口，使複數個過濾構件2可穩固地設置於過濾箱體1中而不掉出。並蓋體5設有一握把51，藉由握把可方便地提起以及移動、攜帶無膠式氣密過濾設備100。
如第4圖所示，進一步地，在另一個實例子中，過濾箱體1的內壁13及過濾構件2夾合形成一非直線間隙。詳細來說，過濾構件2的側邊更具有一邊緣部22，邊緣部22與內壁13具有形狀互相對應的起伏表面，而使間隙在平行氣流通道的方向（方向l）上為非直線。如此可以在不阻礙過濾構件2安裝的情形下，更進一步阻止氣流自間隙通過而降低洩漏率。邊緣部22可以是硬質的材料例如為過濾構件2的框架，也可以是軟質或可壓縮的材料，且本創作不限於此。
綜上所述，本發明的無膠式氣密過濾設備100相對於先前技術，可滿足業界的氣體洩漏率之嚴格要求，具有降低資源成本、過濾設備去膠化的種種優點。
以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。
100‧‧‧無膠式氣密過濾設備
1‧‧‧過濾箱體
11‧‧‧內壁
12‧‧‧凸溝
13‧‧‧內壁
2‧‧‧過濾構件
21‧‧‧過濾面
22‧‧‧邊緣部
3‧‧‧載置構件
4‧‧‧壓縮填補構件
5‧‧‧蓋體
51‧‧‧握把
a‧‧‧間隙最大值
A‧‧‧截面積
A0‧‧‧截面積
A1‧‧‧截面積
A2‧‧‧截面積
ax‧‧‧間隙最大值
ay‧‧‧間隙最大值
g‧‧‧重力加速度
h1‧‧‧高度
h2‧‧‧高度
K‧‧‧洩漏率
l‧‧‧方向
m‧‧‧方向
ΔP‧‧‧壓力差
P1‧‧‧壓力
P2‧‧‧壓力
S‧‧‧過濾空間
v‧‧‧風速
v0‧‧‧風速
v1‧‧‧風速
v2‧‧‧風速
X‧‧‧長度
Y‧‧‧寬度
ρ‧‧‧空氣密度
第1圖為顯示根據本發明一實施例的無膠式氣密過濾設備之立體示意圖。 第2圖為顯示根據本發明的實施例的過濾構件之俯視示意圖。 第3圖為顯示根據本發明的實施例的無膠式氣密過濾設備之部分剖面示意圖。 第4圖為顯示根據本發明另一實施例的無膠式氣密過濾設備之部分剖面示意圖。
Claims (8)
- 一種無膠式氣密過濾設備，包含： 一過濾箱體，具有一過濾空間，該過濾箱體的相對二側面與該過濾空間形成一氣流通道； 複數個過濾構件，該複數個過濾構件各自具有一過濾面，該複數個過濾構件以該過濾面平行該過濾箱體的該二側面的方式可拆卸地設置於該過濾空間中；以及 複數個載置構件，對應該複數個過濾構件而以一定的間距設置於該過濾箱體的內壁，用以載置該複數個過濾構件， 其中，過濾構件與該過濾箱體的內壁之間有一間隙，該過濾構件的過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式1： 【數學式1】 其中，a為該間隙的最大值，X、Y分別為該過濾面的長與寬，ΔP為過濾面的垂直兩側的壓力差，ρ為空氣密度，v 1為自該過濾面進氣的風速。
- 如請求項1所述之無膠式氣密過濾設備，其中該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式2。 【數學式2】
- 如請求項2所述之無膠式氣密過濾設備，其中該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式3。 【數學式3】
- 如請求項3所述之無膠式氣密過濾設備，其中該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式4。 【數學式4】
- 如請求項4所述之無膠式氣密過濾設備，其中該過濾面以及該間隙的關係滿足下列數學式5。 【數學式5】
- 如請求項1所述之無膠式氣密過濾設備，其中該過濾箱體的該內壁具有位置對應於該載置構件的一凸溝，自該內壁的表面朝該過濾構件延伸而頂抵該過濾構件。
- 如請求項1所述之無膠式氣密過濾設備，更具有一壓縮填補構件，設置於該間隙。
- 如請求項1所述之無膠式氣密過濾設備，其中該過濾箱體的該內壁及該過濾構件夾合形成一非直線間隙。
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