JP5443230B2

JP5443230B2 - ファンフィルタユニット

Info

Publication number: JP5443230B2
Application number: JP2010070696A
Authority: JP
Inventors: 敬造奥井
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP2011200798A

Description

本発明は、イオン発生器を搭載したファンフィルタユニットに関し、特に、食品工場、病院等のクリーンルームで使用されるファンフィルタユニットに関する。

食品工場や病院等のクリーンルームでは、異物、細菌、ウイルス等が食品や患者に曝露されることを避けるために、ＨＥＰＡフィルタを通した清浄空気が室内に供給されるのが一般的である。細菌やウイルスは、粉塵に付着して浮遊していることが多く、そのため、ＨＥＰＡフィルタは、粉塵とともに細菌等を除去することが可能である。しかし、ＨＥＰＡフィルタを通過しただけの空気に殺菌機能はなく、フィルタ下流側に一旦持ち込まれた細菌等は、そのまま室内に留まることになる。

そこで、従来、特許文献１に記載されるように、塵埃を除去するためのエアフィルタと、細菌等の分解除去を図るためのイオン発生器とが組み合わされた空気清浄機が開発されている。イオン発生器は、放電電極間に放電電圧以上の電圧を印加させてイオンを発生させ、そのイオンによって細菌等を分解除去する。イオン発生器は、発生させたイオンがＨＥＰＡフィルタによって消失されることを防止するために、通常エアフィルタの下流側に配置される。

特許第３６８０１２１号公報

ところで、上記した空気清浄機では、放電電極間に局所的に発生したイオンを室内に押し流すために、イオン発生器に比較的早い風速の空気を通過させる必要がある。そのため、例えば、フィルタを通過する空気の風速そのものを高めるか、フィルタから出た空気をイオン発生器を通過する前に一旦絞る必要がある。

しかし、イオン発生器を高い風速で通過した空気は、室内の局所的な部分に向けられことになり、イオンを拡散させる装置等がなければ、室内全体にイオンを拡散させることが困難になる。また、イオンを拡散させるために、エアフィルタの下流にファン等が設けられると、そのファンが発塵源となるおそれもある。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、装置の構造を複雑にすることなく、イオンを含む清浄空気を室内の広い範囲に拡散することが可能なファンフィルタユニットを提供することを目的とする。

本発明に係るファンフィルタユニットは、送風機と、ケーシングと、ケーシング内部に配置され、送風機から送られた空気を通過させて、それぞれの下流側に空気を送り出す低圧損フィルタ及び高圧損フィルタと、低圧損フィルタの下流側に配置されたイオン発生器とを備える。本発明では、低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの空気送り出し口が、互いに近接するように配置されるとともに、低圧損フィルタが、高圧損フィルタと同じ圧力損失になろうとするため、低圧損フィルタを通る通過風速が、高圧損フィルタよりも早くなることを特徴とする。なお本明細書において、低圧損フィルタ、高圧損フィルタとは、それぞれ、同一の風速においての圧力損失が、低い、高いフィルタを意味する。

低圧損フィルタの空気送り出し口の合計開口面積は、高圧損フィルタの空気送り出し口の合計開口面積より小さいことが好ましく、また低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの空気送り出し口は、同一平面上に配置されていたほうが良い。イオン発生器は、少なくともマイナスイオンを発生させることが好ましい。

低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの一方のフィルタが少なくとも２つ以上設けられたほうが良い。この場合、他方のフィルタが、例えば２つの一方のフィルタの間に配置される。また、２つ以上の一方のフィルタが、他方のフィルタを取り巻くように配置されても良い。他方のフィルタは、例えば送風機に対向するように配置される。

本発明においては、ファンフィルタユニットに、圧力損失の異なる２つ以上のフィルタを組み込むことにより、フィルタで浄化されかつイオンを含む浄化空気を、室内に容易に拡散させることが可能になる。

第１の実施形態のファンフィルタユニットを示す斜視図である。 II−II線上に沿う矢視断面図である。第１の実施形態のファンフィルタユニットを下方から見た平面図である。低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの性能を示すグラフである。第２の実施形態のファンフィルタユニットを下方から見た平面図である。

以下図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態に係るファンフィルタユニットを示す。以下、図１〜図３を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。

図１に示すように、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内部に配置された、送風機１２、高圧損フィルタ１３、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄ、及びイオン発生器１５Ａ〜１５Ｄを備える。ファンフィルタユニット１０は、例えば、クリーンルーム等の室内に、清浄されかつマイナスイオンを含む空気を送り出すためのものであって、通常クリーンルーム等の天井面に設置される。

ケーシング１１は、下方が開口された四角形箱形であって、方形等を成す四角形の底面１１Ａと、側面１１Ｂ〜１１Ｅを備える。ケーシング１１の内部には、四角形の仕切り板１６が設けられる。仕切り板１６は、その四角形の各辺を構成する各外縁部それぞれが、側面１１Ｂ〜１１Ｅそれぞれの内周面に連設する。すなわち、仕切り板１６は、外縁全周がケーシング１１の内周面に連設し、仕切り板１６と底面１１Ａとの間に空間１９を形成する。

送風機１２は、本体部２１と、本体部２１を取り囲むように設けられた回転部２２と、本体部２１と回転部２２とを接続する接続部２３とを備える。本体部２１は、ケーシングの底面１１Ａに取り付けられ、その内部に不図示のモータを備える。回転部２２は、放射状に配置された湾曲板状の複数の羽根２５を有する。

ケーシング１１の底面１１Ａには、送風機１２に対向する位置に、空気取り出し口１１Ｆが設けられる。送風機１２は、モータの駆動力によって、回転部２２（すなわち、羽根２５）を回転させて、空気取り出し口１１Ｆから空間１９内部に空気を取り込み、空気を放射状に拡散させる。これにより、空間１９内部は、１３０〜１４０Ｐａ程度の一定の静圧に維持される。

高圧損フィルタ１３及び低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、送風機１２の下側、すなわち、送風機１２の下流側に配置される。フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄは、仕切り板１６の上面に取り付けられ、これらは同一平面上に配置される。

高圧損フィルタ１３は、丸型フィルタであって、環状のフィルタ枠３１と、フィルタ枠３１内部に収納された濾材３２とを備える。同様に、各低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、丸型フィルタであって、それぞれ環状のフィルタ枠４１と、フィルタ枠４１内部に収納された濾材４２とを備える。各濾材３２、４２は、シート状濾材がひだ状に折られたものであって、円盤形状を呈し、その外周面がフィルタ枠３１、４１の内周面に接着される。

本実施形態では、高圧損フィルタ１３の濾材３２としてガラス濾材が使用されるとともに、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの濾材４２としてＰＴＦＥ濾材が使用される。ＰＴＦＥ濾材は、ガラス濾材よりもそのシート厚さが薄く、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの同一風速下の圧力損失を、高圧損フィルタ１３よりも小さくする。なお、フィルタ１３、１４Ａ〜１４ＤはＨＥＰＡフィルタであるが、微粒子除去用フィルタであれば、中性能フィルタ等のＨＥＰＡフィルタ以外のフィルタであっても良い。

各フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄは、フィルタ枠３１、４１の一方の開口部３１Ａ、４１Ａが上方を向き、他方の開口部３１Ｂ、４１Ｂが下方を向くように配置される。したがって、送風機１２から送られた空気は、一方の開口部３１Ａ、４１Ａからフィルタ内部に取り入れられ、濾材３２、４２を通過して他方の開口部３１Ｂ、４１Ｂそれぞれから下側に送り出される。このとき、空気中の微粒粉塵等は、濾材３２、４２によって除去される。

高圧損フィルタ１３は、仕切り板１６の中央に取り付けられ、ケーシング１１の中央において、送風機１２に対向する。低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、それぞれケーシング１１の４隅それぞれに配置され、高圧損フィルタ１３を取り囲む。フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、高圧損フィルタ１３の中央位置を中心として回転対称に配置される。また、各低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、高圧損フィルタ１３に隣接する。

高圧損フィルタ１３は、その開口部３１Ｂの面積（開口面積）がケーシング１１の開口面積の過半を占めるような大きさを有している一方、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、ケーシング１１の各隅部に収まる程度の大きさである。これにより、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの開口部４１Ｂの面積（開口面積）の合計は、高圧損フィルタ１３の開口部３１Ｂの開口面積より小さくなる。

仕切り板１６には、図３に示すように、高圧損フィルタ１３、及び低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄそれぞれに一致した位置に大孔１７、及び小孔１８Ａ〜１８Ｄそれぞれが設けられる。大孔１７、小孔１８Ａ〜１８Ｄそれぞれは、フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄの各開口部３１Ｂ、４１Ｂそれぞれの直径よりより僅かに直径が大きい丸孔である。これにより、大孔１７及び小孔１８Ａ〜１８Ｄは、フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄと同様の形状で、かつ同様の位置に配置される。すなわち、小孔１８Ａ〜１８Ｄは、大孔１７を取り巻き、かつ大孔１７に隣接するように配置される。また、小孔１８Ａ〜１８Ｄの開口面積の合計は、大孔１７の開口面積より小さくなる。

各フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄそれぞれは、各孔１７、１８Ａ〜１８Ｄを上側から塞ぐように配置されており、フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄそれぞれの開口部３１Ｂ、４１Ｂは各孔１７、１８Ａ〜１８Ｄに対向する。そのため、フィルタの開口部３１Ｂ、４１Ｂから送り出された空気は、さらに孔１７、１８Ａ〜１８Ｄを通って、ファンフィルタユニット１０の下流側に送り出される。すなわち、本実施形態では、互いに隣り合うように配置され、かつ同一平面に配置された大孔１７と小孔１８Ａ〜１８Ｄが、高圧損フィルタ１３及び低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの空気送り出し口を構成する。これら空気送り出し口から送り出された空気は、後述するように下流側で混ざり合うことになる。

なお、各フィルタ枠３１、４１の下面には、不図示のガスケットが取り付けられる。フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄは、ガスケットを介して仕切り板１６に取り付けられ、これにより、フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄと仕切り板１６の隙間から、濾材３２、４２を通過しない空気が漏れることが防止される。

各イオン発生器１５Ａ〜１５Ｄは、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄそれぞれに一致した位置に配置され、かつ仕切り板１６の下面に取り付けられる。すなわち、各イオン発生器１５Ａ〜１５Ｄは、フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの下流側である各小孔１８Ａ〜１８Ｄの下側に配置される。

各イオン発生器１５Ａ〜１５Ｄは、一対の対向するベース５１Ａ、５１Ｂと、これらベース５１Ａ、５１Ｂを接続して保持する一対の保持部５２Ａ、５２Ｂを備える。ベース５１Ａ、５１Ｂの互いに対向する面には、不図示の一対の放電電極が１組又は複数組設けられる。各放電電極間に放電電圧以上の直流電圧が印加されると、コロナ放電が生じ、放電電極付近にマイナス電荷が生じる。マイナス電荷は、空気中の酸素や水分子に作用し、マイナスイオンが発生する。すなわち、ベース５１Ａ、５１Ｂ間には、多量のマイナスイオンが発生する。

図３に示すように、一対のベース５１Ａ、５１Ｂは、下方側から見ると、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの開口部４１Ｂないし小孔１８Ａ〜１８Ｄを挟み込むように配置される。したがって、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの開口部４１Ｂからの空気は、一対のベース５１Ａ、５１Ｂの間を通って下流側に送り出される。これにより、ベース５１Ａ、５１Ｂ間のマイナスイオンは、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄからの空気によって下流側に押し流される。

ここで、低損失フィルタ１４Ａ〜１４Ｄは、所定風速における圧力損失が相対的に小さく、高圧損フィルタ１３と同じ圧力損失になるために、鉛直下方に送り出す空気の風速を相対的に早くする。風速は、マイナスイオンを十分に押し流せるように、例えば１．２ｍ／秒以上であることが好ましい。このように風速の早い空気は、ベース５１Ａ、５１Ｂ間のマイナスイオンを効率的に下流側に押し流すが、比較的直線的に、すなわち横方向（水平方向）に広がらずに下方に送り出される。

一方、高圧損フィルタ１３は、所定風速における圧力損失が相対的に大きく、相対的に風速の遅い空気を鉛直下方に送り出すことになる。風速は、例えば０．５ｍ／秒以下である。このように風速が遅い空気は、横方向（水平方向）に広がりつつ、鉛直下方に送り出される。

本実施形態において、高圧損フィルタ１３の空気送り出し口（すなわち、大孔１７）は、各低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄの空気送り出し口（すなわち、小孔１８Ａ〜１８Ｄ）に隣り合うことにより近接している。そのため、横方向に広げられた高圧損フィルタ１３からの空気は、イオン発生器１５Ａ〜１５Ｄを通過した低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄからの空気と混ざり合いながら、下方に進むことになる。これにより、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄから送り出された空気、すなわちマイナスイオンは、高圧損フィルタ１３からの空気とともに、横方向に拡散しつつ下方向に進み、室内全体にマイナスイオンが行き渡ることになる。

また、イオンを拡散させるための送風機を別途設けなくても、一台の送風機でイオンを容易に拡散させることが可能であるため、簡単な構成で目的を達成でき、かつ送風機に起因する発塵を室内で生じさせることもない。

さらに、本実施形態では、フィルタ１３、１４Ａ〜１４Ｄからの風は、混ざり合って室内に流されるため、全体として風速が弱められ、患者等を高い風速の風に曝露させることもない。特に、本実施形態では、高圧損フィルタ１３（大孔１７）の合計開口面積が、低圧損フィルタ１４Ａ〜１４Ｄ（小孔１８Ａ〜１８Ｄ）の合計開口面積よりも大きいため、ファンフィルタユニット１０からの風は、高圧損フィルタ１３からの風が支配的となる。そのため、ユニット１０からの風は、風速が十分に弱く、かつマイナスイオンを十分に拡散できるものである。

図４は、本実施形態で使用される低圧損フィルタと、高圧損フィルタの性能を示すグラフである。図４のグラフは、風速に対する未使用フィルタの圧力損失（初期圧力損失）を示すグラフである。図４から明らかなように、低圧損フィルタは、風速増加に対する初期圧力損失の増加率が、高圧損フィルタより小さくなっており、かつ高圧損フィルタよりも同一風速における圧力損失が小さくなっていることが理解できる。そして例えば、静圧が１３０〜１４０Ｐａ程度の場合、高圧損フィルタは風速０．４５ｍ／秒で、低圧損フィルタは風速１．２ｍ／秒程度で空気を送り出すことになる。

図５は、本発明の第２の実施形態を示す。第２の実施形態では、低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの数及び形状、並びにこれらの配置等が第１の実施形態と相違する。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。

本実施形態に係るファンフィルタユニット１０は、開口面積が相対的に大きい２つの高圧損フィルタ６３Ａ、６３Ｂと、開口面積が相対的に小さい１つの低圧損フィルタ６４を備える。高圧損フィルタ６３Ａ、６３Ｂは、矩形フィルタであって、矩形の四角枠形のフィルタ枠７１と、フィルタ枠７１内部の薄型四角柱の濾材７２とを備える。同様に、低圧損フィルタ６４は、矩形フィルタであって、矩形の四角枠形のフィルタ枠８１と、フィルタ枠８１内部に収納された薄型四角柱の濾材８２とを備える。これら矩形のフィルタ６３Ａ、６３Ｂ、６４の長手方向は、互いに対向する側面１１Ｃ、１１Ｅに垂直である。

低圧損フィルタ６４は、仕切り板１６、すなわちケーシング１１の中央に配置され、送風機１２に対向して配置される。高圧損フィルタ６３Ａ、６３Ｂは、低圧損フィルタ６４を中心に左右に対称的に配置される。高圧損フィルタ６３Ａ、６３Ｂは、下側から見ると、ケーシング１１の左半分及び右半分の殆どを占めるとともに、それらの間に低圧損フィルタ６４が挟み込まれて配置される。

仕切り板１６の大孔８７Ａ、８７Ｂ及び小孔８８それぞれは、第１の実施形態と同様に、フィルタ６３Ａ、６３Ｂ、６４に対応して形成される。したがって、孔８７Ａ、８７Ｂ、８８は、それぞれ矩形を呈し、小孔８８は、大孔８７Ａ、８７Ｂの間に挟まれるように配置される。

本実施形態でも、高圧損フィルタ６３Ａ、６３Ｂ（大孔８７Ａ、８７Ｂ）の合計開口面積は、低圧損フィルタ６４（小孔８８）の開口面積よりも大きくなる。また、イオン発生器６５は、低圧損フィルタ６４に対応して１個だけ設けられ、低圧損フィルタ６４（小孔８８）に一致した位置に配置される。

第１の実施形態と同様に、低圧損フィルタ６４は、風速の相対的に早い空気を送り出し、その空気によってイオン発生器６５で発生したイオンが下流側に押し流される。一方、高圧損フィルタ６３Ａ、６４Ｂは、風速の相対的に遅い空気を送り出し、その空気によってイオンが室内全体に拡散される。したがって、本実施形態でも、フィルタで浄化され、かつイオンを含む浄化空気が、室内全体に行き渡ることになる。

上記各実施形態では、低圧損フィルタ及び高圧損フィルタは、仕切り板１６の上面に取り付けられたが、仕切り板１６の下面に取り付けられても良い。この場合、各フィルタの下側の開口部が、フィルタからの空気を下流側に送り出す空気送り出し口を構成する。

また、上記各実施形態では、濾材の材質を異ならせることにより、同一風速における低圧損フィルタの圧力損失を高圧損フィルタより小さくしたが、別の方法でこれらフィルタの圧力損失を異ならせても良い。例えば、低圧損フィルタの濾材のひだ山の高さを高くしたり、単位幅当たりのひだ数を多くしたりして、低圧損フィルタの単位開口面積当たりの濾材の有効面積を、高圧損フィルタより大きくし、同一風速における低圧損フィルタの圧力損失を高圧損フィルタよりも小さくしても良い。

さらに、上記各実施形態では、イオン発生器は、例えば特許第３６８０１２１号公報に記載されるように、放電電極間に交流電圧が作用されることにより、マイナスイオンと、プラスイオンを発生させても良い。

なお、第１の実施形態では、低圧損フィルタは、４つ設けられたが、１つ以上であればいくつでも良い。例えば、フィルタ１４Ｂ、１４Ｄが省略され、高圧損フィルタ１３を間に挟み込むように配置される２つの低圧損フィルタ１４Ａ、１４Ｃのみが設けられても良い。また、高圧損フィルタが複数設けられていても良い。

同様に、第２の実施形態でも、高圧損フィルタは２つ設けられたが、１つ以上であればいくつでも良い。例えば、低圧損フィルタを取り巻くように配置された４つの高圧損フィルタが設けられても良い。また、低圧損フィルタが複数設けられていても良い。勿論、第１及び第２の実施形態において、高圧損フィルタや低圧損フィルタの形状は、丸型や矩形に限定されず、いかなる形状であっても良い。

１０ファンフィルタユニット
１１ケーシング
１２送風機
１３、６３Ａ、６３Ｂ高圧損フィルタ
１４Ａ〜１４Ｄ、６４低圧損フィルタ
１５Ａ〜１５Ｄ、６５イオン発生器

Claims

送風機と、ケーシングと、前記ケーシング内部に配置され、前記送風機から送られた空気を通過させて、それぞれの下流側に空気を送り出す低圧損フィルタ及び高圧損フィルタと、前記低圧損フィルタの下流側に配置されたイオン発生器とを備え、
前記低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの空気送り出し口は、互いに近接するように配置されるとともに、前記低圧損フィルタを通る通過風速が、前記高圧損フィルタよりも早くなり、
前記低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの一方のフィルタが少なくとも２つ設けられ、他方のフィルタが、前記一方のフィルタの間に配置されることを特徴とするファンフィルタユニット。
送風機と、ケーシングと、前記ケーシング内部に配置され、前記送風機から送られた空気を通過させて、それぞれの下流側に空気を送り出す低圧損フィルタ及び高圧損フィルタと、前記低圧損フィルタの下流側に配置されたイオン発生器とを備え、
前記低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの空気送り出し口は、互いに近接するように配置されるとともに、前記低圧損フィルタを通る通過風速が、前記高圧損フィルタよりも早くなり、
前記低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの一方のフィルタが複数設けられ、それら複数のフィルタが、他方のフィルタを取り巻くように配置されることを特徴とするファンフィルタユニット。
前記低圧損フィルタの空気送り出し口の合計開口面積は、前記高圧損フィルタの空気送り出し口の合計開口面積より小さい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。
前記低圧損フィルタ及び高圧損フィルタの空気送り出し口は、同一平面上に配置され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。
前記他方のフィルタが、前記送風機に対向するように配置され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。
前記イオン発生器は、少なくともマイナスイオンを発生させ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。