JPH08150312A - クリーンルーム用フィルタユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な気流分布を与えることができるクリー
ンルーム用フィルタユニットを提供することにある。 【構成】 クリーンルーム用エアフィルタが、短径方向
に切断した断面略半楕円形状又は短径方向に切断した断
面略１／４楕円形状を為すものである。短径方向に吹き
出す領域の曲率が、長径方向に吹き出す領域の曲率より
小さいものである。短径方向に吹き出す領域の曲率が、
短径方向に吹き出す領域と長径方向に吹き出す領域との
間の中間に吹き出す領域の曲率より小さいものである。
短径方向に吹き出す領域が、曲線である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体工場、精密機械
工場、薬品製造工場等の無塵室或いは無菌室に適用され
るクリーンルームに用いられるフィルタユニットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のクリーンルームとして
は、例えば、実公平５ー３８８２１号公報の第３図に示
されている全面ラミナーフロー方式や同じく第４図に示
されているコンベンショナル方式が知られている。然
し、全面ラミナーフロー方式のものでは、整った層流と
なるが、天井チャンバーやフィルタ全面設置を必要と
し、天井が低く、高価となるという欠点がある。

【０００３】又、コンベンショナル方式のものは、清浄
空気の吹出が一方向で局部的であるため、フィルタ側方
に渦流が発生し停滞して循環できず、清浄化できないと
いう欠点がある。

【０００４】そこで、これらの問題点を解決するものと
して、実公平５ー３８８２１号公報に記載される断面略
半円形状のクリーンルーム用エアフィルタや実開昭６３
ー４３６２０号公報に記載される略円弧状のクリーンル
ーム用エアフィルタのように、クリーンルーム用エアフ
ィルタ面から放射状に気流を吹き出すものが提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】処で、断面略半円形状
や略円弧状のクリーンルーム用エアフィルタから吹き出
される気流は、図１２及び図１３のように、フィルタ面
１から矢印で示すように放線方向へ均等に吹き出され
る。速度をベクトルで表すと、フィルタ面１を出た直後
のベクトルの絶対長はどの位置も同一であり、フィルタ
面１でのベクトル密度もどの部位も同じである。

【０００６】尚、図１２は断面１／４半円クリーンルー
ム用エアフィルタを示し、図１３は断面略半円形状クリ
ーンルーム用エアフィルタを示す。ここで、図１４に示
すように、このフィルタシステム２をクリーンルーム３
に用い、気流分布を良好にする目的で床４には全面パン
チングパネル等が設けられて全面均一吸込とされてい
る。

【０００７】クリーンルーム３の天井９には、フィルタ
システム２が取り付けられている。クリーンルーム３に
は、空調装置５がフィルタシステム２のサプライチャン
バー６と床下空間７とを連絡し、清浄空気を循環するよ
うになっている。又、クリーンルーム３は、経済性のた
め、フィルタユニット２のフィルタ列の設置ピッチを大
きく取りたいので、図１４のように横長の室内に空気を
送ることになる。

【０００８】よって、壁８とフィルタユニット２の中心
位置までの距離Ｗがクリーンルーム３の高さＨよりも大
きく設定されている。図１５は、一点鎖線を対称軸とみ
なし、壁の条件をなくして、鏡面展開すると、図１４と
同義となる。以下、対称軸の右側だけを表示する図１５
に基づいて説明する。

【０００９】図１５に於て、フィルタシステム２下方の
鉛直方向（ーＺ方向）では、風速は、図１６に示すよう
に、吹出点１０から離れるに従いその流体の部分（流体
要素）１１が空間の拡がりと共に拡がり連続の式により
風速は減少する。然し、ある程度下方に進むと、床４の
吸い込みにより隣り合った要素も下向きベクトルとな
り、流体要素１１は拡大せず、一定速度となり床４まで
達する。

【００１０】これに対し、Ｘ軸方向は図１７に示すとお
りとなる。先ず、最初に吹き出した流体要素１１は、水
平方向（＋Ｘ方向）には、境界層を別としても空間の拡
がりと共に拡がり、連続の式により風速は減少する。
又、境界層からの粘性の影響も少なからず受け、風速は
更に減少する。又、隣り合った流体要素１１は、吸込条
件によりーＺ方向への力を受け、Ｘ軸方向に進むと壁８
に当たって、吸込方向、ーＺ方向へ流れ、ベクトル方向
が変わる。

【００１１】これにより、水平方向に進んでいる流体要
素１１は、壁８面で下方に引かれ、速度も又非常に減少
しているので、図１８に示すように負圧１２となる。こ
れが渦１３の核となり、天井９と壁８との隅部に発生し
てしまう。これにより、水平方向の壁８ぎわの流体要素
１１Ａでは、図１９に示すように、天井９に沿ってーＸ
方向にベクトルが発生し、更に水平方向の風速減少に勢
いを付けて渦１３の成長を促している。

【００１２】これらの要因により、天井９と壁８との隅
部に渦１３が大きく成長してしまい、定常的に存在する
ことになる。この渦１３により、この中に入り込んだ塵
埃がなかなか排出されず、清浄化しずらくなる。

【００１３】又、この渦１３の成長に伴い、吹き出され
た風速ベクトルのかなりの部分のＸ成分が渦運動のエネ
ルギーとして使われてしまい、壁８にぶつかったＸ→ー
Ｚ成分に変化するベクトル量も減少する。その結果、図
２０に示すように、壁８に近いエリアのーＺ方向ベクト
ル量も減少し、このエリアの風速が遅くなり、クリーン
ルーム３で必要な床上１５００ｍｍまでのーＺ方向ベク
トル量分布が部屋全体として悪くなる。

【００１４】即ち、図２０に於ける領域１４の風速が遅
くなる。本発明は斯かる従来の問題点を解決するために
為されたもので、良好な気流分布を与えることができる
クリーンルーム用フィルタユニットを提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、クリ
ーンルーム用エアフィルタが、短径方向に切断した断面
略半楕円形状を為すものである。

【００１６】請求項２の発明は、クリーンルーム用エア
フィルタが、短径方向に切断した断面略１／４楕円形状
を為すものである。請求項３の発明は、短径方向に吹き
出す領域の曲率が、長径方向に吹き出す領域の曲率より
小さいものである。請求項４の発明は、短径方向に吹き
出す領域の曲率が、短径方向に吹き出す領域と長径方向
に吹き出す領域との間の中間に吹き出す領域の曲率より
小さいものである。

【００１７】請求項５の発明は、短径方向に吹き出す領
域が、曲線であるものである。

【００１８】

【作用】請求項１乃至５に於ては、水平方向に対する曲
率が垂直方向の曲率より小さくなるため、水平方向の空
間の拡がりに対し受け持つ流体要素を増やすことがで
き、これにより、水平方向に対する流体要素の空間への
拡がりが少なくなり、吹出からかなり遠くまで風速を持
って負圧の発生が抑えられる。

【００１９】一方、垂直方向では、下からの吸い込みが
あるため、流体要素に対する空間の拡がりが少なく、あ
る程度進むと、それ以上拡がらなくなるため、この部分
は風速を維持し易く、空間の他の部分に比べて早くなる
傾向がある。そこで、他の部分と同じような空間の拡が
りを持たせるため、クリーンルーム用エアフィルタのフ
ィルタ面の曲率を大きくする。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図１は、請求項１のクリーンルーム用エアフ
ィルタユニットの一実施例を示す。図に於て、５０は本
実施例に係るクリーンルーム用エアフィルタユニットを
表す。

【００２１】クリーンルーム用エアフィルタユニット５
０は、短径方向に切断した断面略半楕円形状を為すクリ
ーンルーム用エアフィルタ５１と、サプライヤチャンバ
５２とで構成されている。このように構成されたクリー
ンルーム用エアフィルタユニット５０は、従来と同様に
クリーンルーム６０の天井６１に取り付けられる。クリ
ーンルーム６０では、気流分布を良好にする目的で床６
２には全面パンチングパネル等が設けられて全面均一吸
込とされている。

【００２２】クリーンルーム６０には、空調装置６３が
クリーンルーム用エアフィルタユニット５０のサプライ
チャンバ５２と床下空間６４とを連絡し、清浄空気を循
環するようになっている。そして、壁６５とクリーンル
ーム用エアフィルタユニット５０の中心位置までの距離
ｗがクリーンルーム３の高さｈよりも大きく設定されて
いる。

【００２３】次に、本実施例の作用を説明する。上述し
た従来例に於けるＸ方向の流体要素の距離による変化に
着目し、図２に示すように、クリーンルーム用エアフィ
ルタユニット５０のクリーンルーム用エアフィルタ５１
の短径方向に吹き出す領域５１Ａのフィルタ面５１ａの
曲率を、従来の断面半円形状のクリーンルーム用エアフ
ィルタの曲率より小さくすることにより、即ち、ーＺ方
向に並ぶ流体要素のベクトル方向のーＺ成分を半円断面
より少しずつ増やすことで、Ｘ方向の空間の拡がりに対
し受け持つ流体要素７０を増やした。

【００２４】これにより、Ｘ方向に対する流体要素７０
の空間への拡がりが少なくなり、吹出からかなり遠くま
で風速を持って負圧の発生が抑えられる。一方、図３に
示すように、ーＺ方向でクリーンルーム用エアフィルタ
ユニット５０のクリーンルーム用エアフィルタ５１の直
下の長径方向に吹き出す領域５１Ｂは、床６２からの吸
い込みがあるため、流体要素７１に対する空間の拡がり
が少なく、ーＺ方向にある程度進むと、それ以上拡がら
なくなる。

【００２５】よって、この部分は風速を維持し易く、空
間の他の部分に比べて早くなる傾向がある。そこで、他
の部分と同じような空間の拡がりを持たせるため、クリ
ーンルーム用エアフィルタユニット５０のクリーンルー
ム用エアフィルタ５１の直下の長径方向に吹き出す領域
５１Ｂのフィルタ面５１ｂの曲率を大きくする。これら
の曲率を満たすための形状は、図４に示すように、短径
の半径ａ＜長径の半径ｂの縦長楕円形状が当てはまる。

【００２６】曲率１／ρの夫々の大きさの関係を図４及
び図５により説明する。図４は、本実施例に係るクリー
ンルーム用エアフィルタユニット５０のクリーンルーム
用エアフィルタ５１の基本構成を示す。図５は従来の断
面半円径形状のクリーンルーム用エアフィルタユニット
を示す。

【００２７】図４及び図５に於て、短径の半径をａ、長
径の半径をｂ、曲率を１／ρ、短径と楕円曲線との交
点、即ち、クリーンルーム用エアフィルタ５１の短径方
向に吹き出す領域５１Ａを（１／ρ）ｄ、長径と楕円曲
線との交点、即ち、クリーンルーム用エアフィルタ５１
の直下の長径方向に吹き出す領域５１Ｂを（１／ρ）
ｃ、半円形状のクリーンルーム用エアフィルタ９０の半
径をｒ、半円形状のクリーンルーム用エアフィルタ９０
の真下の吹出を（１／ρ）ａ、天井９１と半円形状クリ
ーンルーム用エアフィルタ９０の交点を（１／ρ）ｂと
すると、本実施例に係るクリーンルーム用エアフィルタ
ユニット５０のクリーンルーム用エアフィルタ５１の縦
長楕円形状は、（１／ρ）ｃ＞（１／ρ）ａ＞（１／
ρ）ｄ、且つａ＜ｂとなる。

【００２８】この形状でクリーンルーム用エアフィルタ
ユニット５０のクリーンルーム用エアフィルタ５１の断
面を形成すれば、均等吹出、均等吸込の条件で良好な気
流分布を得ることができる。図６は、請求項２のクリー
ンルーム用エアフィルタユニットの一実施例を示す。本
実施例は、短径方向に切断した断面略１／４楕円形状を
為すクリーンルーム用エアフィルタユニット６６を用い
る点で図１に示すクリーンルーム用エアフィルタユニッ
ト５０と相違する。

【００２９】即ち、クリーンルーム用エアフィルタユニ
ット６６のクリーンルーム用エアフィルタ６７が短径方
向に切断した断面略１／４楕円形状を為している。それ
に伴って、サプライヤチャンバ６８が小さくなってい
る。従って、クリーンルーム６９は、図１のクリーンル
ーム６０の半分となっている。

【００３０】この実施例に於ても、上記実施例と同様の
作用効果を奏することができる。次に、比較例により本
発明を更に詳述する。例えば、図７に示すように、縦長
楕円に近い略半円部９３にＺ方向に直線部９４を持つ断
面のクリーンルーム用エアフィルタ９２では、同様の気
流分布を得ることはできない。

【００３１】その理由は、図８に示すように、Ｚ方向に
付けた直線部９４から吹き出すＸ方向ベクトルのみの風
速を持つ流体要素９５が、Ｘ方向に並び、空間の拡がり
は天井ぎわ９６の流体要素９５ａにはないからである。
図９に示すように、境界層からの粘性の影響は少し受け
るが、吹出時のＸ方向風速ベクトル量をかなり離れても
そう減少することなく維持し、天井に沿って速い流れを
形成する。

【００３２】ここに、図９に示すように、この流れに近
い流体もこの速い流れの負圧に引かれ、流れ形成に加わ
ってしまう。図９に於て、τ（ずれ応力）＝μ×ｄｕ／
ｄｚ（速度こう配）で表される。この流れにより、壁９
７ぎわに強い流れが形成され、気流分布は悪くなってし
まう。

【００３３】よって、横長の部屋の気流分布の良好なク
リーンルーム用エアフィルタの断面の形状は、図１又は
図６に示すように、夫々吹き出して、その後に受け持つ
部屋のエリアに応じて曲率を代えた曲線＝縦長楕円でな
ければならない。尚、上記実施例では、サプライヤチャ
ンバを用いた場合について説明したが、本発明はこれに
限らず、天井チャンバに供給される清浄空気をファンで
圧送するものであっても良い。

【００３４】又、クリーンルーム用エアフィルタは、例
えば、図１０に示すように、所定の長さにされたクリー
ンルーム用エアフィルタ５１をパッキング７１を介して
枠体７２で連結すると共に開口側を支持部材７３で閉鎖
したダクト７４にしても良い。このクリーンルーム用エ
アフィルタダクトの基本構成は、クリーンルーム用エア
フィルタの構造以外は特開昭６３ー２９４４４０号公報
に開示されるものと同様である。

【００３５】更には、図１１に示すように、クリーンル
ーム用エアフィルタの外側を保護カバー７５で覆っても
良い。更に又、本発明に使用されるクリーンルーム用エ
アフィルタは、例えば、実公平５ー３８８２１号公報に
記載されるように、複数に分割したものを連結したもの
でも或いは一つのものでも良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至５に
記載された発明によれば、クリーンルーム用エアフィル
タが、短径方向に切断した断面略半楕円形状又は短径方
向に切断した断面略１／４楕円形状を為すため、通常の
横長のクリーンルームに良好な気流分布を与えることが
できる。又、クリーンルーム内の気流分布を均一化でき
る。クリーンルームの隅部の渦領域を縮小でき、同じ風
量で更にクリーン化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１のクリーンルーム用エアフィルタユニ
ットの一実施例を示す説明図である。

【図２】図１に於けるクリーンルーム用エアフィルタユ
ニットの短径方向の吹き出しに関する説明図である。

【図３】図１に於けるクリーンルーム用エアフィルタユ
ニットの長径方向の吹き出しに関する説明図である。

【図４】図１に於けるクリーンルーム用エアフィルタユ
ニットの基本構成を示す説明図である。

【図５】従来の断面半円形状のクリーンルーム用エアフ
ィルタユニットの基本構成を示す説明図である。

【図６】請求項２のクリーンルーム用エアフィルタユニ
ットの一実施例を示す説明図である。

【図７】比較例に於けるクリーンルーム用エアフィルタ
ユニットを示す説明図である。

【図８】図７に於けるクリーンルーム用エアフィルタユ
ニットの直線部に関する説明図である。

【図９】図７に於けるクリーンルーム用エアフィルタユ
ニットの作用を説明する説明図である。

【図１０】図１に於けるクリーンルーム用エアフィルタ
ユニットの別の実施例を示す説明図である。

【図１１】図１に於けるクリーンルーム用エアフィルタ
ユニットの別の実施例を示す説明図である。

【図１２】従来の断面１／４半円形状のクリーンルーム
用エアフィルタの説明図である。

【図１３】従来の断面半円形状のクリーンルーム用エア
フィルタの説明図である。

【図１４】図１３の断面半円形状のクリーンルーム用エ
アフィルタを用いたクリーンルームの説明図である。

【図１５】図１２の断面半円形状のクリーンルーム用エ
アフィルタを用いたクリーンルームの説明図である。

【図１６】図１２又は図１３のクリーンルーム用エアフ
ィルタの垂直方向の吹き出し状態を示す説明図である。

【図１７】図１２又は図１３のクリーンルーム用エアフ
ィルタの水平方向の吹き出し状態を示す説明図である。

【図１８】図１２又は図１３のクリーンルーム用エアフ
ィルタの水平方向の吹き出し状態を示す説明図である。

【図１９】図１２又は図１３のクリーンルーム用エアフ
ィルタの水平方向の吹き出し状態を示す説明図である。

【図２０】図１５のクリーンルームの空気の流れを示す
説明図である。

【符号の説明】

５０ クリーンルーム用エアフィルタユニット ５１ 短径方向に切断した断面略半楕円形状を為すクリ
ーンルーム用エアフィルタ ５１Ａ クリーンルーム用エアフィルタ５１の短径方向
に吹き出す領域 ５１ａ クリーンルーム用エアフィルタ５１の短径方向
に吹き出す領域５１Ａのフィルタ面 ５１Ｂ クリーンルーム用エアフィルタ５１の直下の長
径方向に吹き出す領域 ５１ｂ クリーンルーム用エアフィルタ５１の直下の長
径方向に吹き出す領域５１Ｂのフィルタ面 ５２ サプライヤチャンバ ６０ クリーンルーム ６１ 天井 ６２ 床 ６３ 空調装置 ６４ 床下空間 ６５ 壁 ６６ 短径方向に切断した断面略１／４楕円形状を為す
クリーンルーム用エアフィルタユニット ６７ クリーンルーム用エアフィルタ ６８ サプライヤチャンバ ６９ クリーンルーム ７０、７１ 流体要素 ａ 短径の半径 ｂ 長径の半径 １／ρ 曲率 （１／ρ）ｄ 短径と楕円曲線との交点 （１／ρ）ｃ 長径と楕円曲線との交点 （１／ρ）ａ 半円形状のクリーンルーム用エアフィル
タ９０の真下の吹出 （１／ρ）ｂ 天井９１と半円形状クリーンルーム用エ
アフィルタ９０の交点

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１１月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】ここに、図８に示すように、この流れに近
い流体もこの速い流れの負圧に引かれ、流れ形成に加わ
ってしまう。図９に於て、固体である壁と気体である室
内空気の境界域は、τ（ずれ応力）＝μ×ｄｕ／ｄｚ
（速度こう配）で表される。然し、壁の極近傍でしかこ
の境界条件にならず、それより室の内側ではこの流れに
より、壁９７近くに強い流れが形成され、気流分布は悪
くなってしまう。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーンルーム用エアフィルタが、短径
   方向に切断した断面略半楕円形状を為すことを特徴とす
   るクリーンルーム用フィルタユニット。
2. 【請求項２】 クリーンルーム用エアフィルタが、短径
   方向に切断した断面略１／４楕円形状を為すことを特徴
   とするクリーンルーム用フィルタユニット。
3. 【請求項３】 短径方向に吹き出す領域の曲率が、長径
   方向に吹き出す領域の曲率より小さいことを特徴とする
   請求項１又は２記載のクリーンルーム用フィルタユニッ
   ト。
4. 【請求項４】 短径方向に吹き出す領域の曲率が、短径
   方向に吹き出す領域と長径方向に吹き出す領域との間の
   中間に吹き出す領域の曲率より小さいことを特徴とする
   請求項３記載のクリーンルーム用フィルタユニット。
5. 【請求項５】 短径方向に吹き出す領域が、曲線である
   ことを特徴とする請求項３記載のクリーンルーム用フィ
   ルタユニット。