ファンフィルタユニットのファン構造

【課題】本発明は、極めて軽量にして強度と耐薬品性等に優れたファンフィルタユニット用のファン構造を新規に提供するものである。
【解決手段】本発明はクリーンルーム内にクリーンエアーを供給するファンフィルタユニットのファンを発泡率を１０〜３０％とする発泡スチロールにて形成し、且つ該ファンの全表を無電解ニッケルメッキにて被膜してなる。新規のファンフィルタユニットのファンまたは既存のファンの交換用として広く利用することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はクリーンルーム内にクリーンエアーを供給するファンフィルタユニット（ＦＦＵ）のファン構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、クリーンルーム内には、特開２０００−２０５６２１号公報の３頁４項の２３行以下に記載されているように「クリーンルームでは種々の薬品が使用されることから、これらの薬品に侵される可能性がある樹脂製のものよりも、金属（例えば、アルミニウムやステンレス鋼等）部材によって形成されることが好ましい。」とされ、ファンはアルミニウム，ステンレス，メッキ鋼板，鋼板を加工後塗装したものなど０.５〜１.０ｍｍ厚程度の金属板の板金加工と組立てによって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０５６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さらに従来のファンは図４乃至５に示すように、中央を凹部とする平面視円形をした板状の主支持部材Ａと該主支持部材Ａと同外周径をもって内周側を該主支持部材の凹部と同じ方向に絞り曲げした環状の副支持部材Ｂと、該主・副支持部材Ａ，Ｂ間に跨り且つ相互に等間隔を置いて斜め放射状にて縦設する５つの羽根部材Ｃと、モータ軸接合用ボスＤとを各別に形成し、主／副支持部材Ａ，Ｂの間に羽根部材Ｃを位置合わせして、羽根部材Ｃに設けた爪片ｃを両支持部材Ａ，Ｂの貫通穴を通して外側で曲げ止め、接合用ボスＤを主支持部材Ａの凹部中心に合わせてリベットＥ止めして接合組立てするので、熟練を要す多数の製造工程を必要とし、さらにプレス成型，組立て用の型費用が例えば外形３９０φのもので10,000,000円〜20,000,000円というように高額となるためにファンの製造コストが高いものになっているという課題がある。
【０００５】
また、ファンを安定回転させて振動の発生を防止するためにはファンの重量バランスに偏りのないことが重要であるところ、上記のように組み立てた板金製のファンではプレスや溶接時の歪み，接合組立て時のズレなどによって重量バランスにバラつきが生ずることが常であり、このアンバランスを修正するためにはバランシングマシーンで１つひとつのファンを回転させて重量偏位の位置と量とを測り、その反対側にカウンターバランスの錘を固定取付けしてアンバランスを取り除くバランス調整工程を要するため、この手間もコスト高を招く要因のひとつになっているという課題がある。
【０００６】
さらに、金属製で重いファンを組込んだファンフィルタユニットは輸送時にファンの自重で振動し、その振動によって各部材に歪みが生じて新たなアンバランス状態を引き起こして、バランスの再調整を要することがあるという課題がある。
ファンの自重に相乗される衝撃で、モータ回転軸を支持する軸受を損傷することも多く、損傷すると運転時の振動が大きくなったりモータから異音が発生する不具合に繋がるという課題がある。
【０００７】
また、ファンの重量が重いほど規定回転数までの起動時間が長くなるので、短時間にて規定回転数に到達させるためには通常運転に要するよりも大きめのトルクをもった大型モータを使用する必要があるという課題がある。
またファンのような回転体は遠心力が大きくなるに連れて振動や騒音を発生しやすくなるという問題があり、これを解消するには動バランス修正をしたり、軽量化することが現実的な対応手段であるところ、ファンの安易な軽量化には新たに回転速度（破壊回転数）の課題が生ずることとなる。
【０００８】
なおクリーンルームの天井などには多数のファンフィルタユニットを設置するためにできるだけ軽量化されることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ファンを発泡率１０〜３０％（容積率１.１〜１.３倍）とする発泡スチロールにて形成し、且つ該ファンの全表面を無電解ニッケルメッキによって被膜して、かかる課題を解決したのである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発泡スチロールにて成型するファンは、板金製品に要するプレス型と組立用の型の費用に較べて金型費を１０分の１以下とすることができるので初期投資コストを著しく低く抑えることができ、さらに金属板材に比較して格段に廉価な発泡スチロール材を使用することで、ファンの製造コストを飛躍的に低廉にすることができるという効果を生ずる。
【００１１】
ファンは発泡スチロールの発泡成型にて一体成型または接合の容易な２分割体などにて成型することができるので、製造能率を飛躍的に向上することができるという効果を生ずる。しかも絶対重量がごく小さくなるので、例えば重量バランスに偏位があっても回転に悪影響を及ぼすほどとはならず、すなわち、質量軽減率と同比率で遠心力が抑えられるため偏重心によるアンバランスが生じても影響がでない範囲にとどまるため、ファンのバランス調整の手間を省略することができるという効果を生ずる。
【００１２】
ファンが軽量化されたことでファンフィルタユニットの輸送時の振動が軽減して、振動歪みによるバランス崩れの発生を防止することができ、また、モータ軸を支持する軸受の損傷を回避することができるという効果を生ずる。
【００１３】
ファンを軽量化したことにより駆動モータのサイズを小型なものにしても短時間にて規定回転数に到達させるができるので、設備費ならび運転費を軽減することができるという効果を生ずる。
【００１４】
ファンは吸音性能が大きい発泡スチロールで形成したので、特別な防振構造を備えなくとも風切り音，モータからの振動を軽減することができるという効果を生ずる。またファンを無電解ニッケルメッキにより被膜したので、発泡スチロール製品の弱点である耐薬品性、耐油性，耐熱性および強度が格段に向上し、発泡スチロールが傷つくことにより生ずる発塵を妨げるとともに、発泡スチロールから発生するガスの飛散を防止することができ、従来の板金製と同等に長年の使用に供することができるという効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ファンの成型状態を示す縦断側面図
【図２】無電解ニッケルメッキを施したファンの平面図
【図３】ファンフィルタユニットに組立てた状態を示す縦断側面図
【図４】従来例の板金製ファンの組立て前の状態にて示す縦断側面図
【図５】同、組立て状態の平面図
【符号の説明】
【００１６】
１はファン
１ａは主支持部材
１ｂは副支持部材
１ｃは羽根部材
１ｄはモータ軸接合用ボス
２は金型
３は無電解ニッケルメッキ
４はモジュウル
５はモータ
５ａはモータの回転軸
６はネジ
７は外箱
８はファフィルタユニット
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、ファンフィルタユニットのファンを発泡率１０〜３０％とする発泡スチロール材にて形成し、該ファンの全表面を無電解ニッケルメッキにて被膜するようにしたのである。
発泡スチロール成型によりファン製造の型費と材料費を従来の板金製に較べて著しく安価とし、組立て不要の精密な一体成型によりバランス調整を不要にし、大幅な軽量化により輸送時の振動を抑えて新たな歪みの発生を防止し、従来よりも小型のモータによる運転を可能にして、しかも連続運転にも十二分な強度と板金製のファンと同等の耐薬品性、耐油性，耐熱性が得られるようにしたのである。
【実施例１】
【００１８】
図１乃至図３は１実施例を示すもので、発泡スチロールの材料であるポリスチレンをブタン・ペンタンなどの炭化水素ガスで発泡させて直径１ｍｍ程度の細粒状ポリスチレン＝ポリスチレンビーズに炭化水素ガスを吸収させ、これにポリスチレンの耐熱温度８０〜９０℃を越える１００℃以上の高温蒸気を当てて樹脂を軟化・融解させると共に圧力を加えて発泡させ、発泡したビーズ同士を融着させるビーズ法発泡スチロール (expanded polystyrene、EPS)にて金型２内にてファン１を一体成型する。
【００１９】
より具体的には、予備発泡としてポリスチレンビーズを発泡機内に投入し、撹拌しつつ蒸気で加熱してポリスチレンビーズを膨張させる。この工程で発泡率が１０〜３０％（容積率１.１倍〜１.３倍）の設定値となるようにコントロールしておいてから熟成用サイロの中に移して８〜２４時間程度粒子を熟成させて粒子内の圧力を安定させ、その後ポリスチレンビーズをファン成型用の金型２の中に充填し、蒸気により２次発泡させると同時にビーズ間同士を融着させファン１を成型するのである。なお、材料のポリスチレンにあらかじめヘキサ・ブロモ・シクロ・ドデカン(HBCDD)などの自己消火性の高い難燃助剤を練り込み添加して発泡スチロールの難燃性を高めるようにすることもある。
【００２０】
金型２はファン１を構成する主支持部材１ａと副支持部材１ｂと羽根部材１ｃおよびモータ軸接合用ボス１ｄを一体成型するように造られているので、脱型時に一切の接合組立て作業を要しない一体成型にて完成したファン１が得られるのである。
なお、主支持部材１ａとモータ軸接合用のボス１ｄ、副支持部材と１ｂと羽根部材１ｃをそれぞれ一体とした２分割などの分割体にて成型し、これらを接着等の手段を用いて接合するようにすることもある。いずれにしても板金製に較べて、組立て作業はごく容易なものとなり、プレスや溶接作業を要しないために歪みが発生することはないものとなる。
【００２１】
ポリスチレンビーズの発泡率を１０〜３０％にとどめることで、射出成型のプラスチック製品のように強度を非常に高くすることができ、しかも寸法安定性が高く成型精度に優れたファン１を得ることができる。板金製に近い厚みにてファン１、特に羽根部材１ｃを成型することができるため、従来型の空力特性の設計思想をそのまま活かすことのできるファン１ができるのである。なお、発泡率を１０％より低くするとポリスチレンビーズ間の融着力が弱まって成型精度が低くなり、３０％より高くすると加工厚みの最低限度が上がり厚みが増すことで空気が流れる側の羽根部材の形状が再現できなくなるおそれがある。また低発泡用ということで耐高圧性を要しない金型２は材質，強度の点できわめて低価格にて製造することが可能である。
【００２２】
また、発泡スチロールの原料であるポリスチレンの比重は１.０５であるから、発泡率１０〜３０％にて成型する発泡スチロール製のファン１の重量はステンレス（合金）製のファンに比較して約８分の１〜１０分の１、アルミニウム（合金）製の約３分の１〜３．５分の１程度に著しく軽量化されるのである。
【００２３】
次いで脱型したファン１を無電解メッキ槽に入れて５〜２０μｍ厚の無電解ニッケルメッキ３を施すのである。無電解メッキは還元剤の酸化によって放たれる電子イオンが金属イオンに転移して金属皮膜を形成する化学メッキにより発泡スチロールなどの不導体上にも良好な密着製をもって被膜することができて、特にＮｉ−Ｐ（ニッケル−リン）合金による無電解ニッケルメッキは、ファン１のような複雑な形状においても均一な膜厚で皮膜を形成する膜厚精度がきわめて高い（±５％）ので、一体成型で得たファン１の重量バランスを損なうことなくして表面硬度を高め、耐食性に優れたものとすることができる。また無電解ニッケルメッキは延性が高いので送風時抵抗による微変形に対しても追従性と復元性の優れたものとなる。この無電解ニッケルメッキによって、発泡スチロールの弱点である耐薬品性，耐油性等が高められ、発泡スチロールが傷つくことによって生ずる発塵を防ぎ、また、発泡スチロールから発生するガスを閉じこめてクリーンルーム内に吹き込むことを防止することができる。さらに，耐熱性が向上することによって消防法上に求められる難燃性の数値をクリアすることもできることとなる。
【００２４】
以上のようにして製造したファン１は、モータ軸接合用ボスＤをモジュウル４に固定したモータ５の軸５ａに嵌着し、ネジ６止め固定する。このモジュウル４を外箱に取付けてファンフィルタユニット６とするのである。ファン１がごく軽量化されたことによってモータ５は従来に較べて小型のものを使用しても規定回転数までの起動時間を短くすることができる。またファン１の軽量化によって輸送時の振動発生が低減されて歪みなどによるアンバランスの生ずること、モータ軸受が損傷することなどが予防されることとなり、さらに吸音性が大きい発泡スチロールにて形成することで、特別な防振構造を設けることなくして風切り音やモータからの振動を減衰することができるものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の発泡スチロール製のファンは、新規のファンフィルタユニットのファンまたは既存のファンの交換用として広く利用されるものである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルーム内にクリーンエアーを供給するファンフィルタユニット用のファンであって、回転軸に発泡率１０〜３０％とする発泡スチロールにて形成したファンを取付け、該ファンの全表を無電解ニッケルメッキにて被膜したことを特徴とするファンフィルタユニットのファン構造。

【図１】