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    • 专利摘要:
    一種風扇過濾單元的風扇構造，風扇係為將乾淨氣流供給至無塵室中之風扇過濾單元所用的風扇，其特徵在於，風扇係由發泡率10%~30%的發泡苯乙烯所形成並組裝於一轉動軸，且風扇的全體表面係由無電解鎳電鍍層所包覆。
    公开号:TW201312010A
    申请号:TW101132756
    申请日:2012-09-07
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Keiichi Kamimura
    申请人:Kamimura Kougyo Co Ltd；
    IPC主号:F04D29-00
    专利说明:
    風扇過濾單元的風扇構造
    本發明係有關於將乾淨氣流供給至無塵室中之風扇過濾單元(fan filter unit，簡稱FFU)所用的一種風扇構造。
    在無塵室中，如日本專利文獻特開第2000-205621號公報的第3頁第4欄第23行記載之下列內容「由於無塵室中使用有各式各樣的藥品，因此風扇的材質比起使用可能受這些藥品侵蝕的樹脂製品，更適合使用金屬材料(例如鋁或不鏽鋼)來製成。」所示，習知上使用的風扇係由鋁、不鏽鋼、鍍金鋼板、鋼板等加工塗裝後的成品以0.5~1.0mm厚度經由金屬板的板金加工所組合而成。
    更進一步，習知的風扇如圖4至圖5中所示，係各別形成有一主支撐元件A、一副支撐元件B、一扇葉元件C以及馬達軸接合用軸套D。其中，主支撐元件A之中央具有凹部，且由水平面觀看其外觀為圓形的板狀。副支撐元件B係為環狀，且具有和主支撐元件A相同的外圓周直徑，同時內圓周部分往和主支撐元件A凹部相同的方向扭轉彎曲。扇葉元件C係橫跨主/副支撐元件A與B之間且以斜向放射狀等間隔的方式縱向設置了5個。然而，由於扇葉元件C需配合主/副支撐元件A與B之間的位置，讓設置於扇葉元件C的支片c能插通兩支撐元件A、B的貫通孔並於外側彎曲卡止，接著再使用鉚釘E將接合用軸套D往主支撐元件A的凹部中心卡止做接合組裝，因此需要非常熟練且繁複的製造工程，此外風扇的沖壓成型，以及組裝費用例如以外形為390ψ型號為例，需要花費1千萬~2千萬日圓的高額花費，同時也產生風扇的製造成本居高不下的問題。
    再者，為了使風扇能穩定轉動，防止振動的發生，讓風扇整體重量保持不偏移地平衡是非常重要的。上述組裝而成的板金製風扇往往因沖壓或熔接時的歪斜，抑或是組裝時的偏移等導致重量平衡產生不均勻，而為了修正此失衡的狀況，必須使用平衡器逐一對轉動的風扇做重量偏移的量與位置的測量，並於其相反的側邊固定組裝對向平衡錘來消除此失衡的狀況，前述的平衡調整工程同樣也是造成人力浪費及高生產成本的主因。
    此外，由於風扇過濾單元係為具重量之金屬風扇所組裝而成，因此在運送的過程中會受風扇本身重量的影響產生振動，而此振動將讓各個元件產生偏移進而造成新的失衡狀態，導致必須再重新調整全體平衡的情況。
    而風扇受到自身重量的衝擊影響，使的支撐馬達轉動軸的軸承受到耗損，此耗損情況與風扇轉動時產生過大的振動以及馬達產生怪音的故障現象有很大的關聯。
    另外，若風扇的重量越重，風扇要達到規定的轉動數則需要更長的啟動時間，而為了要在短時間內達到規定的轉動數，須使用具有比一般轉動所需力矩還大之力矩的大型馬達。
    更進一步，風扇類的轉動體在離心力越大的同時連帶容易產生振動及噪音的問題，而為了解決此問題在修正動態平衡、對應輕量化的同時，也因為風扇過分的輕量化導致新的轉動速度(轉動破壞數)問題產生。
    此外，為了要能在無塵室之類環境的天花板裝設多個風扇過濾單元，必須盡可能地達到輕量化的目標。
    本發明之風扇係由發泡率10%~30%(容積率1.1~1.3倍)的發泡苯乙烯所形成，且風扇的全體表面係由無電解鎳電鍍層所包覆，以解決前述的習知技術問題。
    由於本發明之風扇係由發泡苯乙烯所形成，因此相較於板金製品的沖壓型風扇以及組裝型風扇，能將初期投資的成本大幅壓抑至一般鑄模費用的十分之一以下，同時因為是使用比起金屬板材料價位更低廉的發泡苯乙烯，能讓風扇的製造成本顯著地降低。
    再者，因為風扇為發泡苯乙烯透過發泡成型的一體成形，或者是成形為容易接合的兩分割體，因而能飛躍性地提升生產效率。同時在重量極度減輕的情況下，即使因重量失衡造成偏移，也不至於對轉動有任何不良的影響，換句話說，由於離心力的減少與質量減少率互為正比，因此即使重心偏移產生失衡也能保持在不造成影響的範圍內，從而得到節省調整風扇平衡手續的效果。
    藉由風扇的輕量化，除了能減輕風扇過濾單元在運送過程中產生的振動外，也能防止因振動偏移造成的失衡現象發生，還能避免支撐馬達軸之軸承的耗損。
    此外在風扇輕量化下，即使縮小驅動馬達的大小，也能在短時間內達到規定的轉動數，因而也能達到降低設備費及轉動電費的效果。
    另外，由於風扇係由具吸音效果的大型發泡苯乙烯所形成，即使不透過特殊的防震構造，也能有減輕切風雜音及馬達振動的效果。又，由於風扇係由無電解鎳電鍍層所包覆，因而能更加強化發泡苯乙烯製品其弱點的耐藥性、耐油性及耐熱性，此外在防止發泡苯乙烯因損傷所產生之揚塵的同時，也能避免自發泡苯乙烯產生的有害氣體飛散，提供與習知板金製品同樣長久的使用年限。
    本發明係將風扇過濾單元之風扇由發泡率10%~30%(容積率1.1~1.3倍)的發泡苯乙烯所形成，且風扇的全體表面係由無電解鎳電鍍層所包覆。
    風扇透過發泡苯乙烯的成形，相較於習知的板金製風扇，能大幅降低成型製造費與材料費，在精密一體成型的同時亦不需做組裝及平衡調整，且極度輕量化下能抑止運送時的震動防止產生新的偏移，與習知相較還能使用小型的馬達做轉動，更進一步，即使在連續運轉下也具有足夠的強度及與板金製風扇同等的耐藥性、耐油性和耐熱性。 實施例1
    圖1至圖3係為實施例1的示意圖。首先將發泡苯乙烯的原料聚苯乙烯利用丁烷、戊烷等碳氫化合物氣體做發泡，亦即讓直徑大小為1mm細微顆粒狀的聚苯乙烯-聚苯乙烯顆粒吸收碳氫化合物氣體，並將其接觸超過聚苯乙烯之耐熱溫度攝氏80~90度的100度以上高溫水蒸氣，使樹脂軟化融解的同時施加壓力讓顆粒發泡，最後將發泡後的顆粒使用顆粒法融接，於鑄模2中一體成型為發泡苯乙烯(expanded polystyrene，簡稱EPS)的風扇1。
    更具體地說，就是將預備做發泡的聚苯乙烯顆粒投入發泡機中，一邊攪拌的同時藉由蒸氣加熱使聚苯乙烯顆粒膨脹，而在前述步驟中控制顆粒的發泡率為10%~30%(容積率為1.1倍~1.3倍)的設定值，並移入熟成貯存倉中讓顆粒做8~24小時左右的熟成使顆粒內部的壓力穩定，接著再把聚苯乙烯顆粒充填至風扇成型用的鑄模2中，利用蒸氣做二次發泡的同時將顆粒彼此融接以形成風扇1。又，做為原料的聚苯乙烯可預先添加混入六溴環十二烷(hexabromocyclododecane，簡稱HBCDD)等自身具難燃性的添加型耐燃劑，以提升發泡聚苯乙烯本身的難燃性。
    由於鑄模2係將風扇1一體成型為由主支撐元件1a、副支撐元件1b、扇葉元件1c以及馬達軸接合用軸套1d所構成，因此在脫模時將不需任何組裝作業即可得到一體成型的風扇1成品。
    此外，同樣也可將主支撐元件1a、馬達軸接合用軸套1d、副支撐元件1b以及扇葉元件1c各自分割成兩等分的分割體，再將此分割體使用連接附著等手段做接合。不論是何種方式，比起習知的板金製風扇，都具有組裝容易以及同時避免因沖壓或熔接作業造成不必要之歪斜的效果。
    再者，由於聚苯乙烯的發泡率設定在10%~30%，因此能得到如同射出成型塑膠製品般的高堅固強度，同時在外型大小上也能有高精確度的優質風扇1。更進一步，因為能成型厚度等同於習知的板金製風扇的風扇1，特別是能成型扇葉元件1c的情況下，能讓風扇1徹底活用習知風扇設計上的空氣力學特質。又，若聚苯乙烯的發泡率低於10%，會因聚苯乙烯顆粒間的融著力弱化導致成型的精確度低下，若發泡率高於30%則會造成加工時最低限度的厚度上升，在厚度增加的情況下，可能無法順利製造空氣流動端的扇葉元件外形。此外，因為是使用低發泡製程專用的材質做生產，故不需使用耐高壓性材質的鑄模2，在兼顧強度下同時能以低價格生產。
    另外，由於發泡苯乙烯的原料聚苯乙烯的密度為1.05，因此由發泡率10%~30%所成型之發泡苯乙烯製造的風扇1，相較於不鏽鋼(合金)製風扇能有重量比約為1/8~1/10程度顯著的輕量化，而相較於鋁(合金)製風扇能有重量比約為1/3~1/3.5程度的輕量化。
    接著將脫模後的風扇1放入無電解電鍍槽中，鍍上5~20μm厚的無電解鎳電鍍層3。無電解電鍍藉由還原劑的氧化作用，其釋放的電離子將移轉至金屬離子，讓發泡苯乙烯等非導體的物質表面能透過形成金屬皮膜的化學電鍍作用達到良好的密著覆膜效果，特別是鎳-磷合金(Nickel-Phosphorus)的無電解鎳電鍍，即使是在如同風扇1一般複雜外形的表面也能以高精確度(±5%)形成均一厚度的鍍膜，讓一體成型的風扇1不僅重量上不失平衡性，同時能提高表面硬度，具備良好的耐腐蝕性。再者，由於無電解鎳電鍍亦具備高度的延展性，因此對於風扇送風時因反作用力抵抗所產生的些微變形，也具有良好的追循性與復元性。此外，透過無電解鎳電鍍還可同時強化發泡苯乙烯弱點的耐藥性與耐油性，防止發泡苯乙烯因外表受損所產生的揚塵現象，以及自發泡苯乙烯放出的有害氣體吹送至無塵室中的情況。更進一步，因為耐熱性的提高同時也能滿足消防法上所規定的難燃性合格數值。
    經由以上步驟所製成的風扇1，其係將馬達軸接合用軸套D嵌合固著至固定於模件4之馬達5的轉動軸5a，並卡止固定螺絲6。再將模件4組裝於外箱體即成為風扇過濾單元8。透過風扇1的極度輕量化下，讓馬達5即便使用小於習知技術的規格也能縮短到達規定轉動數的啟動時間。又，藉由風扇1的輕量化，除了能防止因運送時產生之振動造成的不平衡歪斜以及馬達軸承損傷外，更進一步，由於風扇是使用具有強大吸音性質的發泡苯乙烯來成型，因此即使不使用任何特殊防振結構設計也能具有降低切風雜音及馬達振動的效果。
    本發明之發泡苯乙烯製成的風扇，可廣泛的應用於新型的風扇過濾單元或者是對現有的風扇中做交換。
    1‧‧‧風扇
    1a、A‧‧‧主支撐元件
    1b、B‧‧‧副支撐元件
    1c、C‧‧‧扇葉元件
    1d、D‧‧‧馬達軸接合用軸套
    2‧‧‧鑄模
    3‧‧‧無電解鎳電鍍層
    4‧‧‧模件
    5‧‧‧馬達
    5a‧‧‧馬達轉動軸
    6‧‧‧螺絲
    7‧‧‧外箱體
    8‧‧‧風扇過濾單元
    c‧‧‧支片
    E‧‧‧鉚釘
    圖1為風扇外型狀態的縱向剖面側視圖；圖2為鍍有無電解鎳電鍍層的風扇平面圖；圖3為風扇過濾單元其組合站立狀態的縱向剖面側視圖；圖4為習知板金製風扇其組合站立狀態前的縱向剖面側視圖；以及圖5為圖4風扇之組合站立狀態的平面圖。
    1‧‧‧風扇
    1a‧‧‧主支撐元件
    1b‧‧‧副支撐元件
    1c‧‧‧扇葉元件
    1d‧‧‧馬達軸接合用軸套
    2‧‧‧鑄模
    权利要求:
    Claims (1)
    [1] 一種風扇過濾單元的風扇構造，該風扇係為將乾淨氣流供給至無塵室中之風扇過濾單元所用的風扇，其特徵在於：該風扇係由發泡率10%~30%的發泡苯乙烯所形成並組裝於一轉動軸，且該風扇的全體表面係由無電解鎳電鍍層所包覆。
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