(57)【要約】【課題】  本発明は、風速分布が安定した層流を吹き出すファンフィルタユニットを提供することを目的とする。【解決手段】  ファンと、ファンを回転駆動させるモータと、ファンとモータとを格納し、空気の吸い込み口を有したケースと、ファンの排気側に取り付けられた空気清浄部材と、を有するファンフィルタユニットであって、空気清浄部材はファンと開口部を有する部材との間に配置されており、ファンと開口部を有する部材とが構成する空間のうち、ファン側に空気清浄部材が設置され、開口部を有する部材側には、空気清浄部材の厚みよりも大きな空隙を設けられたことを特徴とするファンフィルタユニットを提供する。【選択図】  図１
2017064624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンと、前記ファンを回転駆動させるモータと、前記ファンと前記モータとを格納し、空気の吸い込み口を有したケースと、前記ファンの排気側に取り付けられた空気清浄部材と、を有するファンフィルタユニットであって、
前記空気清浄部材は前記ファンと開口部を有する部材との間に配置されており、
前記ファンと前記開口部を有する部材とが構成する空間のうち、前記ファン側に空気清浄部材が設置され、前記開口部を有する部材側には、前記空気清浄部材の厚みよりも大きな空隙を設けられたこと
を特徴とするファンフィルタユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のファンフィルタユニットであって、
前記ファンと前記開口部を有する部材とが構成する空間は、フレームによって覆われていること
を特徴とするファンフィルタユニット。
【請求項３】
請求項１に記載のファンフィルタユニットであって、
前記空気清浄手段の平面方向と前記開口部を有する部材とは、略平行に配置されたこと
を特徴とするファンフィルタユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のファンフィルタユニットであって、
前記空気清浄手段は、第一の密度と第二の密度で構成されていること
を特徴とするファンフィルタユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のファンフィルタユニットであって、
前記第一の密度は、前記第二の密度より高密度であり、
前記空気清浄手段の中央側が前記第一の密度で構成されたこと
を特徴とするファンフィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンフィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、液晶、マイクロマシンの製造工場、食品工場、医薬品、化粧品の製造所など清浄空気を必要とするクリーンルームで使用されているファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵと呼称する）などの空気清浄機がある。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００９−２０２０６７号公報）には、「既設天井またはフレーム状支持材に固定ベース１０を設け、この固定ベース１０に一端が１方向に回動調整自在に軸支された第１アーム８Ａと、この第１アーム８Ａの他端に１方向に回動調整自在に軸支された第２アーム８Ｂと、この第２アーム８Ｂの他端に２方向に回動調整自在に軸支された第３アーム８Ｃとからなる多関節支持アーム８によって前記ファンフィルタユニット２を支持するとともに、前記固定ベース１０にワイヤー巻き上げ式バランサー１３を配設し、このワイヤー巻き上げ式バランサー１３から繰り出されたワイヤー１４の先端を前記第２アーム８Ｂと第３アーム８Ｃとの関節部に連結する。前記ファンフィルタユニット２の吹出口に、略半円筒形を成すとともに、多数の開孔７、７…が形成された吹出板６を取り付ける。（要約参照）」技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、吹き出しの位置や方向を任意に設定し、局所的に空気清浄空間を形成する技術が開示されている。また、ファンフィルタユニットの吹き出し口を任意に設定し、吹き出しの位置から放射状に空気を拡散させるものである。しかしながら、ファンフィルタユニットから吹き出された空気の風速は均一であるが、層流を吹き出すことについては考慮されていない。
【０００６】
クリーンルーム等の天井に固定されて使用されるファンフィルタユニットは、複数台のファンフィルタユニットが用いられるため、ファンフィルタユニットが設置された天井側から床面へ向かって風速分布が安定した層流を吹き出すことが要求されるが、特許文献１はこの点について考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、風速分布が安定した層流を吹き出すファン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】
【０００８】
本発明の一例のファンフィルタユニットは、ファンと、ファンを回転駆動させるモータと、ファンとモータとを格納し、空気の吸い込み口を有したケースと、ファンの排気側に取り付けられた空気清浄部材と、を有するファンフィルタユニットであって、空気清浄部材はファンと開口部を有する部材との間に配置されており、ファンと開口部を有する部材とが構成する空間のうち、ファン側に空気清浄部材が設置され、開口部を有する部材側には、空気清浄部材の厚みよりも大きな空隙を設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、風速分布が安定した層流を吹き出すファンフィルタユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１のＦＦＵの構造の断面図を示す。
【図２】本発明の実施例２のＦＦＵの構造の断面図を示す。
【図３】本発明の実施例３のＦＦＵの構造の断面図を示す。
【図３ａ】本発明の実施例３のＦＦＵの構造の断面図を示す。
【図４】本発明の実施例４のＦＦＵの構造の断面図を示す。
【図５】本発明の実施例５のＦＦＵの構造の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。異なる図に記載される同一の符号であっても、他の図で説明した同一の符号は、原則として同一の構成であるため、説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明のファンフィルタユニット１の構造の一例である第１の実施の形態を示す。
【００１３】
本発明のファンフィルタユニット１は、ケース３０を有し、ケース３０にはファン１０が取り付けられている。ファン１０には、ファン１０を回転駆動させるモータ２０が取り付けられている。ケース３０の上部には、ファン１０へ空気を取り込む開口部１１０が設けられ、モータ２０によって回転駆動させられたファン１０へ向かって空気が取り込まれる様子が流入空気８０として示されている。
【００１４】
開口部１１０から取り込まれた流入空気８０は、ファン１０を通過し、空気清浄部材４０（単に「フィルタ」とも呼ぶ）に接触する。
【００１５】
空気清浄部材４０は、例えば、ろ材であるＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）フィルタやＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）フィルタで構成される。ＨＥＰＡフィルタ等は、クリーンルームが求める清浄度に応じて適宜、そのフィルタの密度や材質を変更することができる。ケミカルフィルタを用いてもよい。
空気清浄部材４０は、開口部１１０から取り込まれた空気が有する塵埃や、化学物質を保持、吸着またはろ過する。
【００１６】
空気清浄部材４０を通過することで、ろ過された清浄空気８５は、さらに空隙１２０を通過し、開口部を有する部材である拡散板７０へ向かう。
【００１７】
拡散板７０は、パンチング板を代表とする複数の開口部を有する部材であればよく、開口率や開口面積は適宜変更可能である。望ましくは、同一の形状の開口部を複数形成することが望ましい。この場合は、より安定した層流を生成することができる。例えば、円形状の開口部で構成されると層流の生成効率が向上する。
【００１８】
拡散板７０の平面方向と空気清浄部材４０の平面方向との関係は、略平行であることが望ましい。また、拡散板７０の平面方向と空気清浄部材４０の平面方向との関係は、略水平であることが望ましい。
いずれも、後述のろ過された清浄空気８５と、拡散板７０から吹き出される清浄空気９０がファンフィルタユニット１の下方（略鉛直方向）へ向かって層流を吹き出させるためである。また、拡散板７０等の平面方向は鉛直方向と略垂直に配置されることが望ましい。ファンフィルタユニット１から吹き出される層流が鉛直方向となるからである。
また、拡散板７０の部材としては金属や合成樹脂、合成繊維により構成される。さらに、除電部材を採用する場合には、静電気の発生を抑制することができる。
【００１９】
このろ過された清浄空気８５は、空気清浄部材４０を通過することによって、全体として空気清浄部材４０に流入する一次側と吹き出される二次側全体を見ると、二次側の方が風速分布は安定する。
一次側の風速分布は、ファン１０の構造やモータ２０の回転のばらつき等によって風速分布が変動した状態である。一方、空気清浄部材４０に空気が流入すると、空気清浄部材４０が抵抗分となり、二次側に吹き出される空気は風速分布が一次側よりも安定する。
【００２０】
ただし、空気清浄部材４０から吹き出された空気を局所的に観察すると、その風速分布が均一ではなくなっている部分がある。その理由として、空気清浄部材４０の密度が一定でないことや、ファン１０によって空気清浄部材４０に取り込まれる空気の風速密度が一定でないことによる。
【００２１】
また、空気清浄部材４０の表面は図で示すように、複数の細かな凸部を形成しているため、凸部から吹き出された空気は真下へ向かう成分だけでなく、斜め方向にも向かう乱流成分を有する。
【００２２】
空隙１２０は、フィルタフレーム６０と空気清浄部材４０と拡散板７０とが構成する空間である。この空隙１２０は、空気清浄部材４０の厚みよりも大きな厚みを有する空間であることを要する。ろ過された清浄空気８５は空気清浄部材４０の厚みよりも長い距離を通過し、拡散板７０に接触する。
【００２３】
これにより、ろ過された清浄空気８５は、空気清浄部材４０から出た直後は乱流成分を有するが、空隙１２０を通過する際に乱流成分が減少した風速分布の安定化を図ることができる。
【００２４】
空気清浄部材４０の厚みより大きな空間を設けることで、空気清浄部材４０から吹き出された乱流成分を有する清浄空気８５は、空隙１２０を通過する間に、それぞれの乱流成分がぶつかり打ち消し合うためである。
これにより、空隙１２０は層流を生成し、また、風速分布が安定することができる。すなわち、ろ過された清浄空気８５の風速分布の均一性を高くすることが可能となる。
【００２５】
詳細に説明すると、空気清浄部材４０の凸部から吹き出されたろ過された清浄空気８５のうちフィルタフレーム６０に近い空気は、フィルタフレーム６０側に向かって吹き出される乱流成分を有する。
この乱流成分は、フィルタフレーム６０に接触し、反射されることで打ち消し合う、または、乱流同士がぶつかり合うことで打ち消されることとなる。空隙１２０を通過する際に、乱流成分が打ち消されたろ過された清浄空気８５は、拡散板７０へ向かうこととなる。
【００２６】
これにより、フィルタフレーム６０に近い位置の乱流成分が減少し、層流が生成される。空隙１２０をフィルタフレーム６０で覆うことによって、積極的に乱流成分同士をぶつけることができ、上記の乱流成分を減少させる作用が生じる。
【００２７】
なお、空隙１２０が空気清浄部材４０の厚みより小さな空間である場合には、フィルタフレーム６０にぶつかった乱流成分は打ち消し合う力が少なくなる、または、ぶつかったとしても層流となる前に拡散板７０へ接触する。
【００２８】
そのため、拡散板７０に接触する前に十分に乱流成分が減少できない。よって、乱流成分を有する空気が拡散板７０に入り込み、ファンフィルタユニット１から乱流成分を有する空気が吹き出されることとなる。
【００２９】
上記の空隙１２０によってろ過された清浄空気８５は乱流成分が少なく風速分布の均一性が高い空気として拡散板７０に接触する。その後、拡散板７０の開口部を通過することによって、さらに乱流成分を除去し、吹き出し空気として清浄空気９０として吹き出すことができる。
【００３０】
上記実施例１の構成によって、風速分布が安定した層流を吹き出すファンフィルタユニットを提供することができる。
【実施例２】
【００３１】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す。空気清浄部材４０の構成が異なる。この点について説明する。
【００３２】
図２の空気清浄部材４０は、第一の密度を有する部材４０ａと第二の密度を有する部材４０ｂとから構成される。
【００３３】
ここで、第一の密度は第二の密度よりも高密度である。例えば、第一の密度を有する部分４０ａと第二の密度を有する部分４０ｂが同一材料からなるＨＥＰＡフィルタで構成される場合には、折り込み量を増やすことにより実施できる。
【００３４】
この構成では、ファン１０から空気清浄部材４０へ向かう空気のうち、ファン１０の中央付近である第一の密度を有する部分４０ａの部分へ向かう風量または風速が第二の密度を有する部分４０ｂへ向かう風量または風速より大きい場合に、第一の密度を有する部分で圧力を減少させることができる。
【００３５】
一方、ファン１０から空気清浄部材４０へ向かう空気のうち、ファン１０の中央付近である第二の密度を有する部分４０ｂの部分へ向かう風量または風速が第一の密度を有する部分４０ａへ向かう風量または風速より小さい場合に、第二の密度は第一の密度より低密度であるため、圧力損失が少なくなり、風量が大きくなる。
【００３６】
これによって、空気清浄部材４０へ流入する空気が不均一であってファン１０の中央付近である第一の密度を有する部分４０ａ周辺の風速分布が他の部分より大きい場合にも、第一の密度を有する部分４０ａと第二の密度を有する部分４０ｂとから吹き出される風速の均一性を向上させることができる。
【００３７】
さらには、空隙１２０と拡散板７０とによって、ファン１０から吹き出される空気が不均一であっても、最終的に吹き出される清浄空気９０は安定した層流を生成し、均一性の高い空気を吹き出すことが可能となる。
【００３８】
上記は空気清浄部材４０の構成を第一の密度を有する部分４０ａと第二の密度を有する部分４０ｂとして説明したが、密度に限らず、ＨＥＰＡフィルタ等の繊維部材である場合には、第一の折り込み量と第二の折り込み量を変更する構成としても実施できる。
【００３９】
また、２種類の密度や折り込み量に限らず、複数の密度や折り込み量でも実施できるが、この場合は、ファン１０から吹き出される空気の風速分布を測定し、風速分布に対応させることによってより実施例１よりも安定した風速分布を得られる。
【実施例３】
【００４０】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す。
【００４１】
実施例１と異なる構成は、空気清浄部材４０が第一の折り込み量を有する部分４０ｃと第二の折り込み量を有する部分４０ｄとを有する構造である。
【００４２】
また、第一の折り込み量を有する部分４０ｃが第二の折り込み量を有数部分４０ｄよりも空隙１２０へ向かって凸部を形成している。本実施例では、第一の折り込み量を有する部分４０ｃはＨＥＰＡフィルタの折り込み量が第二の折り込み量を有する部分４０ｄよりも折り込み量が少ない関係を有するものである。
【００４３】
すなわち、本実施例の空気清浄部材４０は、空気を取り込む側の一次側で風速が大きい部分に圧力損失の大きく折り込み量の少ない部分第一の折り込み量を有する部分４０ｃを、空気清浄部材４０の一次側で風速が小さい部分に圧力損失の小さい折り込み量の多い部分とする構造である。
【００４４】
空隙１２０は、第二の折り込み量を有する部分４０ｄよりも第一の折り込み量を有する部分４０ｃが付き出ている凸部の厚みよりも大きな空間を有していれば実施できる。
【００４５】
つまり、第一の折り込み量を有する部分４０ｃは、空隙１２０に向かって凸部を形成していることから、その端部周辺から吹き出される清浄空気８５ａにおいては、乱流成分を有している。
この乱流成分を、空隙１２０内で打ち消すのに必要な空間の大きさは、乱流を生じさせた第一の折り込み量を有する部分４０ｃの凸部の厚みよりも大きく構成される必要がある。
【００４６】
凸部の厚みについて、図３ａを用いて説明する。第一の折り込み量を有する部分４０ｃの折り込まれた部分のうち、下に凸となっている点を結ぶことで構成される第一の面４１ａと、第二の折り込み量を有する部分４０ｄの折り込まれた部分のうち、下に凸となっている点を結ぶことで構成される第二の面４１ｂと、の差をいう。つまり、第一の面４１ａと第二の面４１ｂとの距離が矢印で示される凸部の厚み４１ｃである。
【００４７】
空隙１２０の空間が、凸部の厚み４１ｃが第一の面４１ａと第二の面４１ｂとの空間より大きい場合に本発明を実施できる。
【００４８】
言い換えると、第一の面４１ａから吹き出される空気は、乱流成分を有するが、第二の面４１ｂまで到達するまでに、ある程度除去される。第二の面４１ｂにおいては、乱流成分を有するが、この乱流成分は、空隙１２０の空間（厚み）７０ａに到達するまでに減少することとなる。また、第一の面４１ａから吹き出された乱流成分も十分に除去される。そのため、実質的に空隙１２０の空間７０ａは、凸部の厚み４１ｃよりも大きければ実施できる。
【００４９】
この構造を取ることによって、空気清浄部材４０へ流入する風速を均一化することによって、実施例１よりも清浄空気８５ａの吹き出し風速が均一となる。さらに、空気清浄部材４０から吹き出された空気である清浄空気８５ａは、空隙１２０によって、層流を生成することができる。
【実施例４】
【００５０】
図４は本発明の第４の実施の形態を示す。
【００５１】
実施例１と異なる構成は、空気清浄部材４０の一次側に拡散板７１をさらに設けている。
【００５２】
ファン１０から空気清浄部材４０へ流入される空気は、ファン１０の形状によって風速分布が異なる。拡散部材７１を空気清浄部材４０の一次側に設けることで、空気清浄部材４０に流入される空気の風速分布を均一化することができる。
【００５３】
これによって、空気清浄部材４０から吹き出される清浄空気８５ｂが実施例１よりも均一な風速分布で吹き出されることとなる。
【００５４】
さらに、空隙１２０で層流が生成されることとなるが、清浄空気８５ｂの風速分布が実施例１よりも均一であるため、より実施例１よりも安定した層流を生成することができる。
【００５５】
そのため、清浄空気８５ｂが拡散板７０を介することによって、実施例１よりも安定した風速分布の層流となる清浄空気９０ｂを吹き出すことが可能となる。
【実施例５】
【００５６】
図５は本発明の第５の実施の形態を示す。
【００５７】
実施例１と異なる構成は、空気清浄部材４０と空隙１２０との間に、さらに、ケミカルフィルタ４１を設けている。ケミカルフィルタ４１は、例えば活性炭素繊維やＨＥＰＡフィルタ等の繊維状フィルタに活性炭を充填させたものや金属繊維やハニカム構造の金属部材や多孔質セラミック等の部材で構成される酸性ガスや、塩基性ガス、有機ガス等を吸着または除去する。
【００５８】
ファン１０から吹き出される乱流成分を有する空気は、空気清浄部材４０に流入し、空気清浄部材４０を介することで、乱流成分が減少する。
【００５９】
さらに、空気清浄部材４０の二次側に吹き出される空気は、ケミカルフィルタ４１に流入される。ケミカルフィルタ４１を介することでさらに、乱流成分は減少することとなる。
【００６０】
そのため、空隙１２０に吹き出される清浄空気８５ｃは実施例１よりも乱流成分が少ない状態で吹き出されることとなる。
【００６１】
よって、清浄空気８５ｃが拡散板７０を介することによって、実施例１よりも安定した清浄空気９０ｃを吹き出すことが可能となる。
【００６２】
上記した各実施例によって、風速分布が安定した層流を吹き出すことが可能となる。
【００６３】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１・・ファンフィルタユニット
１０・・ファン
２０・・モータ
３０・・ケース
４０・・空気清浄部材
４０ａ・・第一の密度を有する部分、４０ｂ・・第二の密度を有する部分
４０ｃ・・第一の折り込み量を有する部分、４０ｄ・・第二の折り込み量を有する部分
４１・・ケミカルフィルタ
６０・・フィルタフレーム
７０・・拡散板
８０・・流入空気
９０、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・清浄空気
１１０・・開口部
１２０・・空隙
【図１】
2017064624.tif 000003
【図２】
2017064624.tif 000004
【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
2017064624.tif 000008