特許 7602592 ファンフィルタユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-10

(45)【発行日】2024-12-18

(54)【発明の名称】ファンフィルタユニット

(51)【国際特許分類】

   F24F 7/06 20060101AFI20241211BHJP

   F24F 8/108 20210101ALI20241211BHJP

   F24F 13/20 20060101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

F24F7/06 C

F24F8/108 210

F24F8/108 120

F24F1/0007 401E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023143469

(22)【出願日】2023-09-05

【審査請求日】2023-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】591066465

【氏名又は名称】日本エアーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104547

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100206612

【弁理士】

【氏名又は名称】新田 修博

(74)【代理人】

【識別番号】100209749

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 和輝

(74)【代理人】

【識別番号】100217755

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 淳史

(72)【発明者】

【氏名】北野 雅之

(72)【発明者】

【氏名】豊田 貴大

(72)【発明者】

【氏名】中野 慎吾

【審査官】杉山 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２０３７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１４８１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ ７／０６

Ｆ２４Ｆ ８／１０８

Ｆ２４Ｆ １３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられたファンと、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記ファンによって吸入した空気を一方の表面から他方の表面に通過させることで、前記空気を清浄化する平板状のフィルタと、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記ファンの電源となる電源部とを備えたファンフィルタユニットであって、
前記ケーシングは、前記ケーシング内を２つの空間に仕切る仕切壁を備え、
前記ケーシング内の一方の空間に、吸入した前記空気を前記フィルタによって清浄化する経路が設けられ、
前記ケーシング内の他方の空間に、空気循環放熱経路が前記ケーシングの外壁内面に面するようにして設けられ、
前記空気循環放熱経路は、隔壁を介して往路と復路が隣接するように設けられ、
前記空気循環放熱経路に、前記電源部が配置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2】

前記復路の下流部と前記往路の上流部との接続部に前記電源部が配置され、
前記接続部でかつ前記電源部より下流側に、前記電源部で発生した熱によって加熱された空気を前記往路に排出する排熱ファンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のファンフィルタユニット。

【請求項3】

前記ケーシングは長方形箱状に形成され、
前記空気循環放熱経路は、前記ケーシングの長辺方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の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】

清浄環境を必要とする精密電子機器、食品・医療製品等の製造工程では、クリーンルームやクリーンブースが使用される。クリーンルームやクリーンブースにおいては、内部（室内）を清浄環境とするために、浄化した空気を室内に供給するファンフィルタユニットが用いられる。

【0003】

半導体装置や液晶ディスプレイといった精密電子機器を製造する場合には、半導体素子や液晶素子等を製造し、組み立て、検査等するための種々の工程においては、微細な構造を有する各種素子を取り扱うために、雰囲気中の塵芥や化学物質等の濃度を低減しなければならず、このため、前記工程の多くは、一般に、クリーンルーム、すなわちファンフィルタユニットによって清浄化した空気を供給してなる密閉空間内で行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、クリーンルーム内部における雰囲気空気の清浄化度をさらに高めることを目的として、クリーンルーム内にファンフィルタユニットを備えたクリーンベンチを設置し、このクリーンベンチ内で半導体を製造したり、あるいは、クリーンルーム内に設置した半導体製造装置の外壁面にファンフィルタユニットを直接設けて、これらの装置内部で半導体を製造することが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】実開平２－１７２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、ファンフィルタユニットは、ファンの電源となる電源部を備えている。この電源部は、電源基盤、制御基板等からなる制御部を有しているが、ファンの駆動に伴って、この制御部から熱が発生し、制御部を構成する電子部品が熱劣化等することにより、ファンの動作が不安定になったり、製品寿命が短くなったりする場合がある。

【0007】

このような場合、ファンを収容するケーシングの外側表面の制御部に隣接する位置にメッシュ等により開放部分を設け、自然対流による放熱によって冷却する方法が採られているが、そもそもファンフィルタユニットが、空気取入口から空気を吸入し、フィルタにより清浄化した空気を半導体製造装置等の内部空間へ排出する空気流を有するものであることから、ファンフィルタユニット内で加温された空気を、開放部分から自然対流により外部に放出することは困難である。

【0008】

そこで、前記開放部分に隣接する位置に別途冷却ファンを設け、開放部分から半導体製造装置の外部に強制的に放熱する方法が考えられるが、電源部を構成する基盤等の制御部から発生した微粒子や不純物ガスがクリーンルームの内部空間に拡散されやすくなり、クリーンルームの内部空間において別途行われる工程に影響することになる。

【0009】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、電源部を冷却することで内部温度の上昇を抑制しつつ吸入した空気を高度に清浄化し得る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】

【0010】

前記目的を達成するために、本発明のファンフィルタユニットは、
ケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられたファンと、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記ファンによって吸入した空気を一方の表面から他方の表面に通過させることで、前記空気を清浄化する平板状のフィルタと、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記ファンの電源となる電源部とを備えたファンフィルタユニットであって、
前記ケーシングの内部に、前記空気を吸入し前記フィルタによって清浄化する経路とは独立して、隣接配置された往路と復路とを有する空気循環放熱経路が前記ケーシングの外壁内面に面するようにして設けられ、
前記空気循環放熱経路に、前記電源部が配置されていることを特徴とする。

【0011】

本発明においては、ケーシングの内部に、空気循環放熱経路がケーシングの外壁内面に面するようにして設けられ、空気循環放熱経路に、電源部が設けられているので、電源部で発生する熱によって加熱された空気が空気循環放熱経路の往路から復路を流れつつ放熱され、この放熱された空気が電源部に戻って当該電源部が冷却される。したがって、空気循環放熱経路に沿って内部の空気を循環、冷却することで、電源部を冷却して内部温度の上昇を抑制しつつ吸入した空気を高度に清浄化することができる。
また、空気循環放熱経路が隣接配置された往路と復路とを有するので、空気循環放熱経路をコンパクトに形成することができ、よって、ケーシング内に容易に空気循環放熱経路を設けることができる。

【0012】

また、本発明の前記構成において、前記復路の下流部と前記往路の上流部との接続部に前記電源部が配置され、
前記接続部でかつ前記電源部より下流側に、前記電源部で発生した熱によって加熱された空気を前記往路に排出する排熱ファンが設けられていてもよい。

【0013】

このような構成によれば、前記電源部で発生した熱によって加熱された空気を排熱ファンによって往路に排出するので、空気循環放熱経路に加熱された空気を流速を高めて送り込むとともに、放熱された空気を素早く電源部に戻して当該電源部を冷却することができる。

【0014】

また、本発明の前記構成において、前記ケーシングは長方形箱状に形成され、前記空気循環放熱経路は、前記ケーシングの長辺方向に沿って延在していてもよい。

【0015】

このような構成によれば、空気循環放熱経路がケーシングの長辺方向に沿って延在しているので、空気循環放熱経路を十分に長くとることができる。したがって、発生した熱によって加熱された空気を空気循環放熱経路で放熱でき、電源部を効果的に冷却することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、電源部を冷却して内部温度の上昇を抑制しつつ吸入した空気を高度に清浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るにファンフィルタユニットを示すもので、当該ファンフィルタユニットの概略構成を示す斜視図である。

【図2】同、ファンフィルタユニットの内部の概略構成を示す斜視図である。

【図3】同、ファンフィルタユニットの内部の概略構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明に係るファンフィルタユニットの実施形態について説明する。
図１は本実施形態のファンフィルタユニットの概略構成を示す斜視図、図２は本実施形態のファンフィルタユニットの内部の概略構成を示す斜視図、図３は本実施形態のファンフィルタユニットの内部の概略構成を示す正面図である。

【0019】

図１～図３に示すように、本実施形態のファンフィルタユニット１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内部に設けられたフィルタ１２と、ファン１３と、電源部１４とを備えている。
ケーシング１１は、直方体箱状に形成されており、上下方向が長辺方向、左右方向が短辺方向となっている。ケーシング１１は、例えば鉄やアルミ等に金属によって形成されている。

【0020】

ケーシング１１の内部は、３つの部屋１１ａ，１１ｂ，１１ｃに区分けされており、部屋１１ｂは部屋１１ａの直下に配置され、部屋１１ｃは部屋１１ａ，１１ｂの左方に配置されている。部屋１１ａと部屋１１ｂとの間には仕切壁１５が水平に設けられ、部屋１１ａ，１１ｂと部屋１１ｃとの間には仕切壁１６が垂直に設けられている。仕切壁１５には、部屋１１ａと部屋１１ｂを連通させる矩形状の開口部１５ａが形成されている。
また、部屋１１ａ，１１ｂは正面視において、ケーシング１１の内部の右側に配置され、部屋１１ｃは左側に配置されている。部屋１１ｃはケーシング１１の上壁１１ｄから底壁１１ｅにかけて上下に延在して配置されている。

【0021】

また、図１に示すように、ケーシング１１の正面には、パンチングメタルや金網等で形成された矩形状の吹出し板１７と吸込み板１８がケーシング１１に着脱可能に取り付けられており、当該吹出し板１７と吸込み板１８とによってケーシング１１の正面の矩形状の開口が空気を流通可能に閉じられている。

【0022】

吹出し板１７は部屋１１ａの前面側に配置され、吸込み板１８は部屋１１ｂの前面側に配置されている。このような吹出し板１７および吸込み板１８には多数の貫通部が設けられているので、これら貫通部を通して、ケーシング１１の内部と外部とで空気が流通可能なっている。吹出し板１７は吹出し口を構成するものであり、清浄化空気を外部に向けて吹き出す。吸込み板１８は吸込み口を構成するものであり、外部の空気をケーシング１１内に吸い込む。

【0023】

このようなファンフィルタユニット１０は、例えばクリーンルーム内に設置した半導体製造装置の外壁面に設けられ、吹出し板１７と吸込み板１８とは半導体製造装置の内部に向けられ、当該装置内部で半導体を製造することが行われる。

【0024】

フィルタ１２は矩形平板状に形成された高性能フィルタ（例えばＨＥＰＡフィルタ）によって構成されており、上下に２つ離間して部屋１１ａに配置されている。フィルタ１２，１２は、部屋１１ａに部屋１１ｂから開口部１５ａを通して流入した空気を、一方の表面（背面）１２ａから他方の表面（正面）１２ｂに通過させて、空気に含まれている異物を除去することで、当該空気を清浄化する。
このため、図示は省略するが、ケーシング１１の部屋１１ａには、ケーシング１１の背面壁から正面側に所定の間隔を隔てて仕切壁が設けられ、この仕切壁にフィルタ１２，１２が取り付けられている。そして、外部から吸込まれた部屋１１ｂの空気は、開口部１５ａを通してケーシング１１の背面壁と前記仕切壁との間に流入して、フィルタ１２，１２の背面から表面に向けて当該フィルタ１２，１２を通過し、その際に空気に含まれている異物が捕獲されて除去されたうえで、清浄化空気として吹出し板１７から外部に吹き出される。

【0025】

ファン１３は前記部屋１１ｂに配置されており、軸回りに回転することによって、ケーシング１１の外部から、外部空気を吸込み板１８を通して、部屋１１ｂに吸い込み、仕切壁１５の開口部１５ａを通して、当該空気を部屋１１ａに吹き出す。
そして、部屋１１ａに吹き出された空気は、上述したように、フィルタ１２，１２を背面から正面に向けて通過することで異物が除去され、異物が除去された清浄空気がフィルタ１２，１２の正面から吹き出され、前記吹出し板１７を通して外部に吹き出される。

【0026】

電源部１４は、ファン１３の電源となるもので、部屋１１ｃの下端部に配置されている。ファン１３は当該ファン１３を回転させるモータを備えており、電源部１４はこのモータに電流を供給する。この電源部１４は、ＤＣ電源、制御回路および制御回路を構成する電子部品を備えており、制御回路によってモータに供給する電流を制御することで、ファンの回転速度を変えることができる。なお、電源部１４に、ＤＣ電源に代えてＡＣ電源を設けてもよい。
また、ケーシング１１の正面には、閉塞板１９が部屋１１ｃの下端部の前面側に着脱可能に取り付けられている。この閉塞板１９を取り外すことによって、電源部１４の交換等を行え、取り付けることによって、部屋１１ｃを密閉することができる。

【0027】

また、ケーシング１１の内部には、空気循環放熱経路２０が設けられている。この空気循環放熱経路２０は、外部の空気を吸い込み、フィルタ１２，１２によって清浄化する経路とは独立して、部屋１１ｃに設けられている。つまり部屋１１ｃは仕切壁１６によって、部屋１１ａ，１１ｂと仕切られて独立しており、この独立した部屋１１ｃに空気循環放熱経路２０が設けられている。また、部屋１１ａ，１１ｂに、外部の空気を吸い込みフィルタ１２，１２によって清浄化する経路が設けられている。

【0028】

また、空気循環放熱経路２０は、ケーシング１１の外壁内面に面するようにして設けられている。すなわちまず、ケーシング１１の正面側でかつ部屋１１ｃに面する正面壁１１ｆと、ケーシング１１の側壁１１ｇと、ケーシング１１の上壁１１ｄと、ケーシング１１の底壁１１ｅと、ケーシング１１の背面壁１１ｈと仕切壁１６とによって、部屋１１ｃが区画されている。
また、空気循環放熱経路２０は、隣接配置された往路２０ａと復路２０ｂとを有している。部屋１１ｃの左右方向略中央部には、隔壁２１が上下に延在し、かつ仕切壁１６と側壁１１ｇとの間の中央部に、仕切壁１６および側壁１１ｇと平行に配置されている。
そして、空気循環放熱経路２０は、ケーシング１１の正面壁１１ｆの内面、ケーシング１１の背面壁１１ｈの内面、ケーシング１１の側壁１１ｇの内面およびケーシング１１の底壁１１ｅの内面に面するようにして設けられている。
また、空気循環放熱経路２０は、ケーシング１１の長辺方向（図１～図３において上下方向）に沿って延在している。

【0029】

また、隔壁２１の下端は仕切壁１６に直角に設けられた空気通過壁２２の縁部に接続されている。空気通過壁２２には、図示は省略するが、多数の貫通孔またはスリット等によって形成された空気流通部が設けられている。したがって、空気通過壁２２は、空気流通部を通って空気が通過可能となっている。

【0030】

また、空気循環放熱経路２０の復路２０ｂの下流部Ｓ２と往路２０ａの上流部Ｓ１との接続部Ｓ３に電源部１４が配置されている。往路２０ａは上流部Ｓ１から上方に向けて、隔壁２１の上端まで延在している。
復路２０ｂは隔壁２１の上端側で往路２０ａに接続されたうえで、下方に向けて延びている。また、空気通過壁２２は、往路２０ａの上流部Ｓ１に設けられている。

【0031】

また、前記接続部Ｓ３でかつ電源部１４より下流側に、電源部１４で発生した熱によって加熱された空気を往路２０ａに排出する排熱ファン２５が設けられ、この排熱ファン２５は前記空気通過壁２２の下面に固定されている。排熱ファン２５はモータを有しており、このモータに電源部１４から電流が供給される。排熱ファン２５がモータによって回転することによって、空気循環放熱経路２０において、空気が正面視において半時計回りに循環する。

【0032】

本実施形態のファンフィルタユニット１０では、ファン１３が回転（駆動）することによって、外部空気が吸込み板１８を通して、部屋１１ｂに吸い込まれる。吸込まれた部屋１１ｂの空気は、仕切壁１５の開口部１５ａを通してケーシング１１の背面壁と前記仕切壁との間に流入して、フィルタ１２，１２の背面から表面に向けて当該フィルタ１２，１２を通過し、その際に空気に含まれている異物が捕獲されて除去されたうえで、清浄化空気として吹出し板１７から外部に吹き出される。

【0033】

この際、従来、ファン１３の駆動に伴って、電源部１４の制御回路等から熱が発生し、制御回路を構成する電子部品が熱劣化等することにより、ファン１３の動作が不安定になったり、製品寿命が短くなったりする場合があった。
これに対し、本実施形態のファンフィルタユニット１０では、ケーシング１１の内部に、空気循環放熱経路２０がケーシング１１の外壁内面に面するようにして設けられ、空気循環放熱経路２０に電源部１４が配置されているので電源部１４で発生する熱によって加熱された空気が空気循環放熱経路２０の往路２０ａから復路２０ｂを流れつつ放熱され、この放熱された空気が電源部１４に戻って当該電源部１４を冷却する。したがって、空気循環放熱経路２０に沿って内部の空気を循環、冷却することで電源部１４を冷却して内部温度の上昇を抑制しつつ吸入した空気を高度に清浄化することができる。

【0034】

また、空気循環放熱経路２０が隣接配置された往路２０ａと復路２０ｂとを有するので、空気循環放熱経路２０をコンパクトに形成することができ、よって、ケーシング１１内に容易に空気循環放熱経路２０を設けることができる。

【0035】

また、空気循環放熱経路２０の復路２０ｂの下流部Ｓ２と往路２０ａの上流部Ｓ１との接続部Ｓ３に電源部１４が配置され、接続部Ｓ３でかつ電源部１４より下流側に、電源部１４で発生した熱によって加熱された空気を往路２０ａに排出する排熱ファン２５が設けられているので、電源部１４で発生した熱によって加熱された空気は、排熱ファン２５によって往路に排出されるので、空気循環放熱経路２０に加熱された空気を流速を高めて送り込むとともに、放熱された空気を素早く電源部１４に戻して当該電源部１４を冷却することができる。

【0036】

さらに、空気循環放熱経路２０は、ケーシング１１の長辺方向に沿って延在しているので、空気循環放熱経路２０を十分に長くとることができる。したがって、発生した熱によって加熱された空気を空気循環放熱経路２０で放熱でき、電源部を効果的に冷却することができる。

【符号の説明】

【0037】

１０ ファンフィルタユニット
１１ ケーシング
１２ フィルタ
１３ ファン
１４ 電源部
２０ 空気循環放熱経路
２０ａ 往路
２０ｂ 復路
２５ 排熱ファン
Ｓ１ 往路の上流部
Ｓ２ 復路の下流部
Ｓ３ 接続部

【要約】

【課題】内部温度の上昇を抑制しつつ吸入した空気を高度に清浄化し得るファンフィルタユニットを提供する。
【解決手段】ケーシング１１と、ファン１３と、フィルタ１２と、ファン１３の電源となる電源部１４とを備え、ケーシング１１の内部に、外部記空気を吸入しフィルタ１２によって清浄化する経路とは独立して、隣接配置された往路２０ａと復路２０ｂとを有する空気循環放熱経路２０がケーシング１１の外壁内面に面するようにして設けられ、空気循環放熱経路２０に電源部１４が配置されている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】