(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車と該羽根車を回転させるモータを有するターボファンと、
該ターボファンの吸込口に空気を供給するベルマウスと、
前記ターボファンから吹き出された空気を清浄化するフィルタと、
前記ターボファンから吹き出された空気を加圧して前記フィルタに導く加圧室を内部に有するハウジングとを備えた空気清浄装置において、
前記ターボファンは前記ハウジング内に格納され、
前記ハウジングは、前記モータを固定し、前記羽根車から吹き出された空気を前記フィルタに供給するよう吹き出す開口部を有するモータベースと、前記羽根車に近接して配設された風向板とをその内部に備え、
前記羽根車は、１枚の板状部材から成形された翼型羽根と、該翼型羽根を保持する芯板および側板とを備え、
前記板状部材の接合部は前記羽根車の回転方向に対して後ろ側でかつ前記翼型羽根の縁部から離れた位置に配置され、
前記翼型羽根を前記芯板及び前記側板の間に実質的に密着させて固定し、
前記羽根車は翼型形状羽根を有するとともに羽根枚数が４枚以下であることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
前記羽根車は、前記翼型羽根と該翼型羽根を保持する芯板および側板とを備え、前記芯板及び側板は前記翼型羽根の先端の外接円の径より大きい外径を有するよう形成され、前記翼型羽根は前記芯板及び前記側板の間に実質的に密着するよう固定され、前記風向板の先端を前記翼型羽根の先端の外接円と前記芯板及び側板外形との間に位置するよう配設したことを特徴とする請求項１記載の空気清浄装置。
【請求項３】
前記風向板は、前記翼型羽根に近接する側が曲線形状の断面を有するよう形成されたことを特徴とする請求項１記載の空気清浄装置。
【請求項４】
前記空気清浄装置において、
前記ターボファンは前記ハウジング内に格納され、機外静圧２９．４Ｐａ±１０％、前記フィルタからの平均吹き出し風速０．３ｍ／秒±１０％、風量１３ｍ3／分±１０％のときに消費電力４０Ｗ±１０％となるよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や液晶を製造するクリーンルームの天井面に設置する空気清浄装置並びに自立型クリーンブースおよびクリーンベンチ等で送風機の効率向上と騒音低減を目的にターボファンを使用する装置全般に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、ターボファンの羽根は図９に示されるように一枚の平板を二次元平面上に湾曲させる形状であった。
【０００３】
また、ターボファンのみで必要な静圧を得るため羽根が多枚数ある羽根車を使用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ターボファンの羽根は一枚の平板を二次元平面上に湾曲させる形状であったので、羽根前縁部が切放しとなり、風切り音で騒音が高くなるとともに、損失が大きく高いファン効率を得られなかった。
【０００５】
また、風向板が設けられていないと、静圧を回復できず、ターボファンのみで必要な静圧を得ようとすると羽根が多枚数必要であった。このように羽根枚数が多くなると羽根に沿う気流の流路損失が羽根枚数の増加に従って増大するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、高効率でエネルギー消費が少ない空気清浄装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、羽根車と該羽根車を回転させるモータを有するターボファンと、該ターボファンの吸込口に空気を供給するベルマウスと、前記ターボファンから吹き出された空気を清浄化するフィルタと、前記ターボファンから吹き出された空気を加圧して前記フィルタに導く加圧室を内部に有するハウジングとを備えた空気清浄装置において、前記ターボファンは前記ハウジング内に格納され、前記ハウジングは前記モータを固定するとともに前記羽根車から吹き出された空気を前記フィルタに供給するよう吹き出す開口部を有するモータベースと、前記羽根車に近接して配設された風向板とをその内部に備え、前記羽根車は、１枚の板状部材から成形された翼型羽根と、該翼型羽根を保持する芯板および側板とを備え、前記板状部材の接合部は前記羽根車の回転方向に対して後ろ側でかつ前記翼型羽根の縁部から離れた位置に配置され、前記翼型羽根を前記芯板及び前記側板の間に実質的に密着させて固定し、前記羽根車は翼型形状羽根を有するとともに羽根枚数が４枚以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
前記羽根車は、前記翼型羽根と該翼型羽根を保持する芯板および側板とを備え、前記芯板及び側板は前記翼型羽根の先端の外接円の径より大きい外径を有するよう形成され、前記翼型羽根は前記芯板及び前記側板の間に実質的に密着するよう固定され、前記風向板の先端を前記翼型羽根の先端の外接円と前記芯板及び側板外形との間に位置するよう配設したことを特徴とする。
【０００９】
前記風向板は、前記翼型羽根に近接する側が曲線形状の断面を有するよう形成されたことを特徴とする。
【００１０】
前記空気清浄装置において、前記ターボファンは前記ハウジング内に格納され、機外静圧２９．４Ｐａ±１０％、前記フィルタからの平均吹き出し風速０．３ｍ／秒±１０％、風量１３ｍ3／分±１０％のときに消費電力４０Ｗ±１０％となるよう構成されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図８、図１０〜図１２により説明する。本実施の第１の実施の形態を図１〜図５及び図１２により説明する。
【００１３】
本実施例の空気清浄装置は図１及び図２に示されるように、羽根車２とこの羽根車２を回転させるモータ３を有するターボファン３０と、ターボファン３０の吸込口に空気を供給するベルマウス６と、このターボファン３０から吹き出された空気を清浄化するフィルタ５と、ターボファン３０から吹き出された空気を加圧してフィルタ５に導く加圧室４０を内部に有するハウジング１とを備えた空気清浄装置である。ターボファン３０はハウジング１内に格納され、ハウジング１はモータ３を固定するとともに羽根車２から吹き出された空気をフィルタ５に供給するよう吹き出す開口部を有するモータベース４と、羽根車２に近接して配設された風向板７とをその内部に備え、羽根車２は翼型形状羽根８を有するとともに流路抵抗を小さくするため羽根枚数が４枚以下に設定される。本実施の形態では図３に示されるように、羽根枚数は３枚である。
【００１４】
本実施の形態では図１、図２に示すように風向板７はモータベース４に設けられ、平面方向はハウジング１の側面１ｂから羽根車吹き出し口２ｃの近傍までの長さをもち、高さ方向はモータベース４から本体ハウジング１の第２の面１ａの長さをもつ風向板７を備える。また、風向板７は、翼型羽根８に近接する側が曲線形状の断面を有し、羽根車から吹き出された空気が鈍角に加圧室内に流出し、ターボファン３０外周部の静圧を回復させる。これによりフィルタ５より吹き出される空気量を増加させることができる。
【００１５】
図３に示すように、羽根車２は、翼型羽根８と、この翼型羽根８を保持する芯板９および側板１０とを有している。芯板９及び側板１０は翼型羽根８の先端の外接円の径より大きい外径を有するよう形成される。風向板７の先端７ａは翼型羽根８の先端の外接円と芯板９及び側板１０外形との間に位置するよう配設される。すなわち、風向板７の先端７ａは芯板９及び側板１０の外周の縁より内側に入り込み、かつ、翼型羽根８の先端に接触しない位置に設けられる。ターボファン３０の組立の作業性を向上するためには、羽根車２の側板１０外径は羽根８外径より大きく、芯板９外径は羽根８外径とほぼ同一とすると、装置に羽根車２を組み込む際に、風向板７の先端７ａが芯板９と接触しないため、モータ３への羽根車２の装着が容易になる。
【００１６】
翼型羽根８は芯板９及び側板１０の間に実質的に密着するよう固定される。具体的な固定方法としては、図３〜図５に示すように、翼型羽根８はかしめにより芯板９及び側板１０に固定される。翼型羽根８にはかしめ固定のためのかしめ部１１が芯板９及び側板１０に面する側に突出するよう設けられ、一方、芯板９及び側板１０にはこのかしめ部１１が挿入されるよう穿設された羽根挿入部１８が設けられる。翼型羽根８と芯板９及び側板１０との間の隙間が小さくなり、実質的に密着する状態となるようかしめ部１１を羽根挿入部１８に挿入し、かしめ部１１を折り曲げてかしめることにより翼型羽根８と芯板９及び側板１０とが固定される。図４はかしめ部１１がかしめられた状態の縦断面を示す。かしめ部１１は同図に示されるように翼型羽根８の内側に向かって折曲げられ、これにより羽根挿入部１８の外側の隙間が小さくなり、翼型羽根８と芯板９及び側板１０とが実質的に密着してかしめ部からの空気の漏れが防止される。羽根挿入部１８は羽根形状にあわせて設けられ、かしめ部１１は高圧側と低圧側の羽根に交互に設けられるとともにそれぞれ羽根内部に向けて折曲げられるので、羽根８と芯板９と側板１０の合せ面の隙間が小さくなり、実質的に密着状態となって空気の漏れによる損失を低減することができ、ターボファン３０の効率を向上させることができる。
【００１７】
図５に、翼型羽根８を一枚の板状部材から成形した例を示す。板状部材を成形して翼型断面を有するとともに羽根高圧側１６、羽根低圧側１７にそれぞれ曲面を有する翼型羽根８を形成する。羽根前縁部１３は板状部材が曲面形状に形成されて空気の流入路を滑らかにする効果を有し、これによりファン効率の向上、低騒音化を図ることができる。一方、羽根後縁部１４は板状部材の端部が鋭角状に接続されてスポット溶接等により固定されている。羽根前縁部１３から羽根後縁部１４に至る翼型羽根８の端部にはかしめ部１１が突出するよう設けられる。図５ではかしめ部１１が既に折り曲げられた状態で図示されているが、翼型羽根８を芯板９および側板１０の羽根挿入部１８に挿入する前は羽根高圧側１６あるいは羽根低圧側１７に連なる面で端部から突出している。
【００１８】
本実施例の空気清浄装置はクリーンルーム天井面に組まれた縦６００ｍｍ、横１２００ｍｍのシステム天井格子上に設置される。仕様の１例としては、モータ３は定格出力２６Ｗの三相２００Ｖ５０Ｈｚ対応の誘導電動機であり、ターボファン３０は羽根外径φ３４０で３枚の翼型羽根８を有する羽根車２とこのモータ３を組み合わせたものであり、フィルタ５としては定格風量１８．５ｍ3/min時の定格圧力損失が１０．５ｍｍＡｑ以下（平均９．５ｍｍＡｑ）の高性能フィルタである。この組合せにお蹴る特性は図１２に示されるようになり、吸込口周辺の機外静圧が２９．４Ｐａ（３ｍｍＡｑ）の状態で、フィルタ５下流側のクリーンルーム内へ平均風速０．３ｍ／秒、風量１３ｍ3／分の送風性能で運転したときの消費電力は４０Ｗである。このとき騒音は４３〜４２ｄＢである。仕様の裕度は、フィルタ圧損のバラツキ、モータ、ファン等の部品精度のバラツキにより、風量は約±１０％、消費電力は約±１０％を許容範囲とする。
【００１９】
本発明の第２の実施の形態を図６、図７により説明する。
【００２０】
本実施の形態は、羽根車２を複数枚の板状部材を接合して成形された翼型羽根８と、この翼型羽根８を保持する芯板９および側板１０とにより構成したものである。他の構成は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では翼型羽根８は２枚の板状部材を接合して成形される。２枚の板状部材の一方は羽根高圧側１６になり、他方は羽根低圧側１７になる。２枚の板状部材は組み合わされた状態で翼型断面を有するような形状に成形され、組合せにより羽根高圧側１６、羽根低圧側１７にそれぞれ曲面を有する翼型羽根８が形成される。羽根高圧側１６には羽根前縁部１３が形成され、羽根前縁部１３は板状部材が曲面形状に形成されて空気の流入路を滑らかにする効果を有する。羽根低圧側１７は羽根高圧側１６から羽根前縁部１３を除いたような形状に形成される。２枚の板状部材はそれぞれ羽根低圧側１７、羽根高圧側１６に成形された後に接合される。羽根高圧側１６と羽根低圧側１７の接合部１５は羽根車２の回転方向に対して後ろ側、すなわち回転時に低圧となる羽根低圧側でかつ翼型羽根の前縁部１３から少なくとも翼型羽根の最大厚さ以上離れた位置に配置される。接合部１５は空気流が剥離しない程度のなめらかさを持ち、接合面は羽根前縁部１３に対しては略平行で羽根後縁部１４に対しては傾斜した状態に接合される。本実施の形態でも第１の実施の形態と同様にファン効率の向上、低騒音化を図ることができる。
【００２１】
一方、羽根後縁部１４は羽根高圧側１６と羽根低圧側１７の端部が鋭角状に接続されてスポット溶接等により固定されている。羽根前縁部１３から羽根後縁部１４に至る翼型羽根８の端部にはかしめ部１１が突出するよう設けられる。図６、図７ではかしめ部１１が既に折り曲げられた状態で図示されているが、翼型羽根８を芯板９および側板１０の羽根挿入部１８に挿入する前は羽根高圧側１６あるいは羽根低圧側１７に連なる面で端部から突出している。
【００２２】
本実施の形態でも、羽根挿入部１８は羽根形状にあわせて設けられ、かしめ部１１は高圧側と低圧側の羽根に交互に設けられるとともにそれぞれ羽根内部に向けて折曲げられるので、羽根８と芯板９と側板１０の合せ面の隙間が小さくなり、実質的に密着状態となって空気の漏れによる損失を低減することができ、ターボファン３０の効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第３の実施の形態を図８により説明する。本実施例は、羽根車２の芯板９と側板１０の補強のために、芯板９の外周部に一体成形リング１９を設けたものである。本実施の形態の羽根車２は、図８に示されるように、翼型羽根８の側板側内径Ｄ1sと羽根外径Ｄ2sの内外径比（Ｄ1s／Ｄ2s）が０．５９〜０．７６の範囲に設定される。他の構成は第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様である。
【００２４】
本発明の第４の実施の形態を図１０、図１１により説明する。本実施の形態は風向板７の先端部７ａの幅を他の部分より狭くして、先端部７ａを羽根８の外接円の近傍まで挿入できるようにしたものである。図１０は芯板９と側板１０の外形がいずれも羽根８の外接円の径より大きいターボファンの場合であり、図１１は側板１０の径が羽根８の外接円の径より大きく、芯板９の径が羽根８の外接円の径とほぼ同一なターボファンの場合である。他の部分は第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、高効率でエネルギー消費が少ない空気清浄装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置に用いられるターボファンの羽根車の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置のターボファンの翼型羽根のカシメ部を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置のターボファンの一枚板から成形した翼型羽根を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における空気清浄装置のターボファンの二枚板を接合して成形した翼型羽根を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における空気清浄装置のターボファンの二枚板を接合して成形した翼型羽根を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における空気清浄装置のターボファンの側板、芯板の外周に一体成形リングをつけた構成を示す縦断面図である。
【図９】従来のターボファンに用いられた平板から成形された羽根の形状を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における空気清浄装置の羽根車と風向板の位置関係を示す要部縦断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置の羽根車と風向板の位置関係を示す要部縦断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における空気清浄装置の風量−静圧（Ｑ−Ｈ）特性と風量−消費電力特性、フィルタ圧損特性の１例を示した特性図である。
【符号の説明】
１…ハウジング，１ａ…第２の面，１ｂ…側面，２…羽根車，２ａ…羽根車吹き出し口上面，２ｂ…羽根車吸込口，２ｃ…羽根車吹き出し口，３…モータ，４，４ａ…モータベース，５…フィルタ，６…ベルマウス，７…風向板，７ａ…風向板曲面部，８…翼型羽根，９…芯板，１０…側板，１１…かしめ部，１２…ボス部，１３…羽根前縁部，１４…羽根後縁部，１５…羽根接合部，１６…羽根高圧側，１７…羽根低圧側，１８…羽根挿入口，１９…羽根外周リング部，２０…羽根側板側内径，２１…羽根外径。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003774552.tif 000010
【図１０】
0003774552.tif 000011
【図１１】
0003774552.tif 000012
【図１２】
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