(57)【要約】【課題】薄型化・コンパクト化を図りつつ、ユニット全体としての構造抵抗を低減することにより、所望の風量を維持することができるファン付フィルタユニットを提供する。【解決手段】本発明のファン付フィルタユニット１は、フィルタパック３１の上流側にチャンバ室２０を有し、チャンバ室２０内に軸流ファン１０を設けてなるファン付フィルタユニット１であって、ファン付フィルタユニット１の風量を所望の値に維持しつつ該ファン付フィルタユニット１をコンパクト化できるように、軸流ファン１０の下面外周端部の各点と、該各点からフィルタパック３１の上面部３１ａあるいはチャンバ室２０の側壁２１ａまでの最短距離となる点との間で画定される線分から構成される面を通過する通過風速をＶ（ｍ／ｓ）とすると、該通過風速Ｖが３＜Ｖ＜６の関係を満足するようになっていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタの上流側にチャンバ室を有し、前記チャンバ室内に軸流ファンを設けてなるファン付フィルタユニットであって、前記ファン付フィルタユニットの風量を所望の値に維持しつつ該ファン付フィルタユニットをコンパクト化できるように、前記軸流ファンの下面外周端部の各点と、該各点から前記フィルタの上面あるいは前記チャンバ室の側壁までの最短距離となる点との間で画定される線分から構成される面を通過する通過風速をＶ（ｍ／ｓ）とすると、該通過風速Ｖが３＜Ｖ＜６の関係を満足するようになっていることを特徴とするファン付フィルタユニット。
【請求項２】
前記チャンバ室内に複数の軸流ファンを設けてなることを特徴とする請求項１に記載のファン付フィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、清浄空間を形成するために使用するファン付フィルタユニットに関し、より詳細には、ファンとして軸流ファンを用いるファン付フィルタユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルタの上流側にチャンバ室を有し、このチャンバ室内に軸流ファンなどのファンを設けてなるファン付フィルタユニットは、例えば、特許文献１〜３に開示されているように知られている。
【０００３】
特許文献１には、図３に示すように、フィルタ１３０の上流側にチャンバ室１２０を有し、このチャンバ室１２０内に２つの軸流ファン１０１、１０２と、端子台取付ベース１０３とを設けてなるファン付フィルタ装置１００が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、図４に示すように、集塵フィルタ２３０の上流側にチャンバ室２２０を有し、このチャンバ室２２０内に遠心ファン２１０を設けてなるファンフィルタユニット２００が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、図５に示すように、フィルタ枠３３１、高性能フィルタ３３２及びネット状保護部材３３３を含むフィルタユニット３３０とプレフィルタ３０１との間にチャンバ室３２０を有し、このチャンバ室３２０内にターボファン３１０を設けてなるファンフィルタユニット３００が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】実開平７−１３４１７号公報
【特許文献２】特開２００４−５２６１５号公報
【特許文献３】特許第３６３７４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されるファン付フィルタ装置１００のような構造では、ファン付フィルタユニットの薄型化・コンパクト化の観点から、フィルタやチャンバ室の側壁等の抵抗体とファンとの距離を単純な寸法設定で最小限に設定した場合、構造抵抗が増大してしまい、ファン付フィルタユニット全体としての風量が所望より低下してしまうという問題があった。
また、特許文献２及び特許文献３に開示されているようなファンフィルタユニット２００、３００では、遠心ファン２１０やターボファン３１０用のモータ２１１、３１１をファンケースに架設するような構造となっているので、フィルタ２３０、３３０やチャンバ室２２０、３２０の側壁等の抵抗体とファン２１０、３１０との距離を大きくとる必要があり、薄型化・コンパクト化が図れないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、薄型化・コンパクト化を図りつつ、ユニット全体としての構造抵抗を低減することにより、所望の風量を維持することができるファン付フィルタユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、所定の面において所定の風速条件を満たすようにすることで、薄型化・コンパクト化を図りつつ、ユニット全体としての構造抵抗を低減することにより、所望の風量を維持することができることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明のファン付フィルタユニットは、上記目的を達成するべく、請求項１に記載の通り、フィルタの上流側にチャンバ室を有し、前記チャンバ室内に軸流ファンを設けてなるファン付フィルタユニットであって、前記ファン付フィルタユニットの風量を所望の値に維持しつつ該ファン付フィルタユニットをコンパクト化できるように、前記軸流ファンの下面外周端部の各点と、該各点から前記フィルタの上面あるいは前記チャンバ室の側壁までの最短距離となる点との間で画定される線分から構成される面を通過する通過風速をＶ（ｍ／ｓ）とすると、該通過風速Ｖが３＜Ｖ＜６の関係を満足するようになっていることを特徴とする。
また、本発明のファン付フィルタユニットでは、請求項２に記載のように、前記チャンバ室内に複数の軸流ファンを設けてなる構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のファン付フィルタユニットは、前記軸流ファンの下面外周端部の各点と、該各点から前記フィルタの上面あるいは前記チャンバ室の側壁までの最短距離となる点との間で画定される線分から構成される面を通過する通過風速をＶ（ｍ／ｓ）とすると、該通過風速Ｖが３＜Ｖ＜６の関係を満足するようにしたことにより、構造抵抗による風量の損失を低減することができ、これにより、所望の風量を確保することが可能となる。また、軸流ファンとフィルタ又はチャンバ室の側壁等の抵抗体との距離を構造抵抗の影響が小さい最適寸法に設定することができるため、ファン付フィルタユニットの所望の風量を確保しつつ、その小型化を図ることができる。
また、本発明のファン付フィルタユニットは軸流ファンを用いることにより、モータをファンケースの架台に架設する必要がないため、構造抵抗を少なくすることができ、所望の風量を確保可能となる。
【００１２】
さらに、本発明のファン付フィルタユニットは、チャンバ室内に複数の軸流ファンを設けてなる構造にしてもよいので、各軸流ファンについて、該軸流ファンの下面外周端部の各点と、該各点から前記フィルタの上面あるいは前記チャンバ室の側壁までの最短距離となる点との間で画定される線分から構成される面を通過する通過風速をＶ（ｍ／ｓ）とすると、該通過風速Ｖが３＜Ｖ＜６の関係を満足するように適宜軸流ファンの台数・設置位置等を設定（設計）することにより、ユニット全体として必要な風量を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のファン付フィルタユニットを添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるファン付フィルタユニットの断面図であり、図２は、図１に示すようなファン付フィルタユニットにおいて複数の軸流ファンを設けた場合におけるその配置の一例を示す平面図である。
【００１４】
まず、図１に示すファン付フィルタユニット１の構造について説明する。図１に示すように、本発明のファン付フィルタユニット１は、ファン部２と、フィルタ部３とから構成されている。
【００１５】
ファン部２は、ファンケーシング２１により区画されており、このファンケーシング２１の上面には、軸流ファン１０の形状に対応する開口２２が設けられている。また、ファンケーシング２１内の中央には、その上面部が直接開口２２部分に取り付けられるように、１個の軸流ファン１０が設けられている。
軸流ファン１０は、その上流側と下流側にそれぞれ設けられる空気流入口１０ａ及び空気流出口１０ｂの２つの開口を有するケーシング部１０ｃと、ファン本体１０ｄとを備えている。
【００１６】
本発明のファン付フィルタユニット１では、一台当たり１〜４個の軸流ファン１０を使用することができる。特に、図２に示すような３個の軸流ファン１０を配置することにより、ファン同士の緩衝を抑えて風速の乱れを防止することができるので、ファン付フィルタユニット１から吹き出される風量を均一なものとすることができる。
【００１７】
ケーシング２１には、その端部（図１において下端側）に外向きに折り返した折返部２１ｂが設けられている。ケーシング２１の折返部２１ｂは、後述するフィルタ部３のフィルタ枠３２上にガスケット５を介して当接され、折返部２１ｂとフィルタ枠３２とを図示しないボルト・ナットで締め付け固定することにより、ファン部２とフィルタ部３とを一体化している。なお、本実施形態のファン付フィルタユニット１では、ファンケーシング２１の内面とフィルタ部３（特に、後述するフィルタパック３１）とでチャンバ室２０を構成している。ここで、本発明に用いるケーシング２１の材料としては、ステンレス、ガルバニウム鋼板等の腐食防止鋼等を使用することができる。
【００１８】
また、フィルタ部３は、フィルタ枠３２内に折り畳まれた濾材を波状セパレータあるいはリボン状セパレータで折り畳み間隔保持されたフィルタパック３１をシール材で固定したエアフィルタ３０と、このフィルタパック３１の下流側主面に図示しないボルト・ナット等を介して固定された整流板４とを備えている。
【００１９】
本発明に用いるエアフィルタ３０としては、分子状汚染物質除去用のケミカルフィルタ、塵埃や浮遊菌除去用の集塵フィルタ等を使用することができる。また、エアフィルタ３０のフィルタ枠３２としては、金属製あるいは木製のものを用いることができる。さらに、フィルタパック３１のろ材としては、ガラス繊維紙製あるいは合成繊維紙製のものを折り畳むことにより用いることができ、フィルタパック３２のセパレータとしては、金属製あるいは木製の波状セパレータあるいはホットメルト樹脂等からなるリボン材を用いることができ、また、フィルタパック３２のシール材としては、ウレタン樹脂等を用いることができる。
本発明に用いる整流板４としては、ラス網、多孔板等を使用することができる。
【００２０】
本発明のファン付フィルタユニット１では、チャンバ室２０内に流入させた気体の乱流を防止するために、空気を軸流方向に吸い込み、吹き出す軸流ファン１０を用いている。このように軸流ファン１０を用いた場合には、シロッコファンを用いた場合やファンモータをファンケースに架設するような構造の場合と比較して、ファン付フィルタユニット１を小型化することができる。
【００２１】
ここで、後述する実施例の説明のために、各部材間の距離を以下のように定義する。すなわち、ファンケーシング２１の上面外寸法をＤ、軸流ファン１０の上下面外寸法（空気流入口１０ａ及び空気流出口１０ｂの寸法）をｄ、チャンバ室２０の高さをＨ、軸流ファン１０の下面外周端部の各点とその点から最短距離にあるフィルタパック３１の上面部３１ａの点との距離をｈ、軸流ファン１０の下面外周端部とケーシング２１の側壁面２１との水平方向における最短の距離（最短水平距離）をＳとする。
なお、図２に示すように、ファン部２内に複数の軸流ファン１０を設けた場合には、各軸流ファン１０において最短水平距離Ｓが設定される。図２では３個の軸流ファン１０及び各軸流ファン１０とファンケーシング２１との最短水平距離Ｓとを示すが、これらの軸流ファン１０を配置する場合構造抵抗とともに気流の安定性も考慮されるため、各軸流ファン１０は、通常概ね対称となる位置に配置されている。
【００２２】
次に、図１に示すファン付フィルタユニット１の動作について説明する。軸流ファン１０を稼働（駆動）すると、軸流ファン１０の空気流入口１０ａから外気が導入されて、この導入された外気は、軸流ファン１０の空気流出口１０ｂからフィルタパック３１の上面部３１ａに向けて吹き出される。
【００２３】
この場合、軸流ファン１０から吹き出された外気に対し、フィルタパック３１が抵抗体となる。ただし、軸流ファン１０の下面外周端部とケーシング２１の側壁面２１との水平方向における最短水平距離Ｓが、軸流ファン１０の下面外周端部の各点とその点から最短距離にあるフィルタパック３１の上面部３１ａの点との距離ｈよりも小さい場合には、ケーシング２１の側壁面２１が抵抗体となり得る。
【００２４】
すなわち、軸流ファン１０の下面外周端部（πｄ）の各点とその点から最短距離にあるフィルタパック３１の上面部３１ａの点との距離ｈ、あるいは、軸流ファン１０の下面外周端部（πｄ）の各点とケーシング２１の側壁面２１との水平方向において最短となる距離Ｓが、軸流ファン１０から吹き出される外気の流路として最小の距離（最短距離）となる（以下、いずれか小さい距離を画定する線分の集合（この集合は面を形成する）を「最小流路」ともいう）。ファン部２のケーシング２１の構造抵抗は、この最小流路を通過する外気の風速に支配されるものである。
【００２５】
次いで、軸流ファン１０から吹き出された外気は、フィルタパック３１内を通過し、そして、フィルタパック１３を通過することにより外気が清浄化された後、整流板３３により整流化されて、ファン付フィルタユニット１の下流側に供給される。
【００２６】
本発明では、軸流ファン１０の下面外周端部の各点からフィルタパック３１の上面部３１ａあるいはチャンバ室２０の側壁２１ａまでの最短距離となる線分から構成される面（すなわち、最小流路）における、軸流ファン１０から吹き出される外気の通過風速Ｖ（ｍ／ｓ）が３＜Ｖ＜６の関係を満足するように、ファン付フィルタユニット１の各部を配置したものである。このように、上記最短距離となる線分の集合面（最小流路）を通過する外気の風速が３＜Ｖ＜６になるようにファン付フィルタユニット１の各部を配置したことにより、ケーシング２１等の構造抵抗による風量の損失を低減することができ、これにより、所望の風量を確保することが可能となる。また、軸流ファン１０とフィルタパック３１又はチャンバ室２０の側壁２１ａ等の抵抗体との距離を構造抵抗の影響が小さい最適寸法に設定することができるため、ファン付フィルタユニット１の所望の風量を確保しつつ、その小型化を図ることができる。
【００２７】
本実施形態では、図１に示すように、ファン部２のケーシング２１の端部を外向きに折り返して折返部２１ｂを設け、フィルタ部３のフィルタ枠３２にガスケット５を介してボルト・ナットで締め付け固定して一体化した構造を有するファン付フィルタユニット１について説明したが、特にこの構造に限定されることはない。例えば、ファン部２のケーシング２１を内向きに折り返した折返部をフィルタ部３のフィルタ枠３２にガスケット５を介してボルト・ナットで締め付け固定した構造であってもよい。また、ファン部２とフィルタ部３とを別体とせずファン部２のケーシング２１を延長して、ケーシングの下流端部にフィルタパックをシール材等で固定した構造であってもよい。
【実施例】
【００２８】
次に、本発明のファン付フィルタユニットについて、以下に示すような具体的な実施例１、比較例１及び２に基づいて、ファン付フィルタユニットの筺体寸法に対するコンパクト性、ファン付フィルタユニットの風量に対する低構造抵抗性を比較及び評価した。
【００２９】
（実施例１）
図２に示すようなファン付フィルタユニットを作製した。このファン付フィルタユニットは、その筺体外寸法が縦・横６１０□（Ｄ）×高さ６５ｍｍ（Ｈ）である。また、ファン付フィルタユニットには、その寸法が縦５７０ｍｍ×横５８０ｍｍ×高さ５８ｍｍのフィルタパックと、その寸法がφ１７２（ｄ）×高さ５１ｍｍの３台の軸流ファンとが設置されている（配置については図２参照）。そして、軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離（ｈ）は２４ｍｍに設計されている。
【００３０】
このような構造を有するファン付フィルタユニットにおいて、軸流ファンを稼働（駆動）して、そのときに吹き出される外気の風量を測定し、その実測された外気の風量に基づいて、抵抗体衝突後における外気の流出速度を算出した。その測定結果及び算出結果は、風量が９．９ｍ3／分、流出速度が４．２ｍ／ｓであった。
【００３１】
なお、外気の風量は、ＪＩＳ  Ｂ８３３０に準拠したファン風量測定装置を用いて測定した。また、抵抗体衝突後の外気の流出速度は、このように測定された風量と最小流路となる部分の体積により算出した。その算出のための式を以下に示す。
（抵抗体衝突後の流出速度）＝（測定された風量）／（最小流路となる部分の体積）
＝（測定された風量）／〔（ファン下面外周寸法πｄ）×（ファン下面外周端部とそれに対応するフィルタパック上面部の距離ｈ）〕
【００３２】
なお、本実施例１では、軸流ファンの下面外周端部とケーシングの側壁面との水平方向における距離Ｓが軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離ｈよりも大きい場合を想定している。以下の比較例についても同様である。
また、このようなファン付フィルタユニットを構成した場合における目安（ターゲット）となるファン付フィルタユニットの風量は９．５ｍ3／分である。
【００３３】
（比較例１）
軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離（ｈ）が１４ｍｍであることを除き、実施例１と同様にしてファン付フィルタユニットを作製した。そして、作製されたファン付フィルタユニットを用いて、外気の風量を測定するとともに、抵抗体衝突後における流出速度を算出した。その測定結果及び算出結果は、風量が８．７ｍ3／分、流出速度が６．４ｍ／ｓであった。
【００３４】
（比較例２）
軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離（ｈ）が１４ｍｍであることを除き、実施例１と同様にしてファン付フィルタユニットを作製した。そして、作製されたファン付フィルタユニットを用いて、外気の風量を測定するとともに、抵抗体衝突後における流出速度を算出した。その測定結果及び算出結果は、風量が１０．０ｍ3／分、流出速度が３．０ｍ／ｓであった。
【００３５】
（評価方法）
「コンパクト性」については、筺体総厚から軸流ファンの厚さとフィルタパックの厚さを引いた、軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離が２５ｍｍ以下の場合を○とし、２５ｍｍ超の場合を×と評価した。
【００３６】
「低構造抵抗性」については、風量が９．５ｍ3／分以上であれば○とし、風量が９．５ｍ3／分未満であれば×と評価した。
【００３７】
また、総合評価としては、「コンパクト性」及び「低構造抵抗性」のいずれも○の場合には、総合評価として○と評価し、どれか一つでも×の場合には、総合評価として×と評価した。
以上のようにして得られた外気風量の測定結果、抵抗体衝突後における流出速度の算出結果、コンパクト性評価、低構造抵抗性評価及び総合評価を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2007260655.tif 000003
【００３９】
表１に示すように、実施例１のファン付フィルタユニットでは、軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離が２５ｍｍ以下であるためコンパクト性に優れ、風量が９．９ｍ3／分と目安の９．５ｍ3／分以上であるため所望の風量を確保することができ。
【００４０】
また、比較例１のファン付フィルタユニットでは、軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離が２５ｍｍ以下であるためコンパクト性に優れるものの、風量が８．７ｍ3／分と目安（ターゲット）となる９．５ｍ3／分未満であるため所望の風量を確保することができなかった。
【００４１】
また、比較例２のファン付フィルタユニットでは、風量が１０．０ｍ3／分と目安の９．５ｍ3／分以上であるため所望の風量を確保することができるものの、軸流ファンの下面外周端部とそれに対応するフィルタパックの上面部との距離が２５ｍｍ超であるためコンパクト性が悪く筺体が大型化してしまった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、小型化・コンパクト化を図りつつ、ユニット全体としての構造抵抗を低減することにより、所望の風量を維持することができるファン付フィルタユニットを提供することができる点において、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態におけるファン付フィルタユニットの断面図
【図２】図１に示すようなファン付フィルタユニットにおいて複数の軸流ファンを設けた場合におけるその配置の一例を示す平面図
【図３】従来のファン付フィルタユニットの一例の断面図
【図４】従来のファン付フィルタユニットの一例の断面図
【図５】従来のファン付フィルタユニットの一例の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１    ファン付フィルタユニット
２    ファン部
１０    軸流ファン
１１    ファン本体
２０    チャンバ室
２１    ケーシング
２２    開口
３    フィルタ部
３０    エアフィルタ
３１    フィルタパック
３２    フィルタ枠
４    整流板
５    ガスケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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