DE3540263A1 - Geschlossene reinraumkabine mit einer lufttechnischen anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine geschlossene Reinraumkabine mit festen Wänden, einem festen Dach und einem mit den Wänden verbundenen Boden und mit einer lufttechnischen Anlage zur Erzeugung eines Fallstromes und mit einem Umkleidebereich.

Für besondere Arbeitsvorgänge in der elektronischen, optischen und pharmazeutischen Industrie ist eine besonders staubfreie Luft erforderlich. Für Anlage der Reinraumtechnik ist bekannt, durch eine turbulenzarme Kolbenströmung oder Verdrängungsströmung die durch Wirbelbildung bedingte Verteilung von Staub im Raum zu verhindern. Die Reinigung der Luft erfolgt durch Hochleistungs- Schwebstoffilter. Angestrebt wird eine Luftbewegung auf parallelen Strombahnen, so daß der im Raum freigesetzte Staub sofort erfaßt und abgeführt wird, ohne sich erst im Raum auszubreiten. Bekannt ist hierbei eine vertikale Luftführung von oben nach unten durch eine Filterdecke mit einer Absaugung durch einen Doppelboden über einen Vorfilter sowie eine horizontale Luftführung, bei der eine ganze Wand als Filterwand ausgebildet ist. Bei diesen Reinraumkabinen befinden sich die erforderlichen Ventilatoren und und das Klimagerät im Dachbereich der Kabine. Ferner sind für die bekannten Reinraumkabinen häufig Personenschleusen erforderlich. Es sind hierzu vor dem Bereich der Eintrittstür der Reinraumkabine weitere zonenartige aufgeteilte Räume vorzusehen, die zum Ein- und Ausschleusen der Bedienungspersonen dienen. Hierbei besteht der Nachteil, daß eine relativ große Grundfläche erforderlich ist und die Kosten für die Infrastruktur umfassend die Kabinenausbildung, Leitungsführung und dgl. hoch sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für eine gattungsgemäße Reinraumkabine so auszubilden, daß bei Aufrechterhaltung der vollen Funktionsfähigkeit die Bauaufwendungen für den Reinraum und die zugehörige lufttechnische Anlage und dessen deren Raumbedarf verhältnismäßig klein werden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß in dem Reinraum an der einen Außenwand eine mittels einer Tür betretbare Umkleide- und Reinigungszone angeordnet ist, die mittels einer luftdurchlässigen Trennwand mit verschließbarem Durchgang von deren Bedienungszone distanziert ist, von der die Arbeitszone zugänglich ist, die an der ersten Außenwand gegenüberliegenden weiteren Außenwand ausgebildet ist und die Arbeitsstation aufweist, deren Gutzuförderer und Gutabförderer durch Wanddurchbrechungen in der weiteren Außenwand geführt sind, daß zur Ausbildung einer turbulenzarmen Kolbenströmung unter der Decke ein sich über deren gesamte Fläche erstreckender Schwebstoffilter angeordnet ist, oberhalb dessen ein sich ganzflächig über den Schwebstoffilter erstreckender mit dem Zuluftkanal verbundener Druckraum ausgebildet ist, daß die mit einem Abluftkanal verbundenen Abluftjalousien od. dgl. im bodenseitigen Bereich der Außenwände angeordnet sind, an deren Außenfläche die Raumleuchten für die Reinraumkabine installiert sind, daß der Abluftkanal mit mindestens einem Frischluftstutzen sowie der Zuluftkanal mit einem außerhalb der Reinraumkabine angeordneten Klimagerät verbunden sind und daß zur Überdruckregelung in der Reinraumkabine ein in dieser befindlicher Drucksensor mit dem Stellmotor eines in dem Abluftkanal befindlichen Drosselglieds, zur Regelung des Zuluftvolumenstroms in dem Zuluftkanal ein Volumenstromregler mit einem motorisch betätigbaren in dem Zuluftkanal angeordneten Drosselglied oder einem Drehzahlregler des Antriebsmotors des Ventilators des Klimageräts und zur Regelung der Temperatur in der Reinraumkabine ein in dieser befindlicher Temperatursensor mit dem Stellmotor eines im Kühlwasser- bzw. Kältemittelanschlußrohr und/oder eines Heizungsmittelanschlußrohr befindlichen Drosselglieds verbunden ist.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Reinraumkabine in einer schaubildlichen Ansicht

Fig. 2 die Reinraumkabine nach Fig. 1 in einer schaubildlichen Ansicht mit teilweise aufgebrochenen Wänden und aufgebrochenem Dach

Fig. 3 den schematischen Grundriß einer Reinraumkabine,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Reinraumkabine nach Fig. 3

Fig. 5 eine Seitenansicht der Reinraumkabine nach Fig. 3 im Schnitt A-A,

Fig. 6 das Luftschema der Reinraumkabine.

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Reinraumkabine nach Fig. 1 und Fig. 2 mit teilweise aufgebrochenem Dach

Fig. 8 eine Seitenansicht der Reinraumkabine nach Fig. 7 in Richtung B mit teilweise aufgebrochener Wand

Fig. 9 eine ausschnittsweise Seitenansicht im Schnitt C-C

Die Reinraumkabine 1 wird durch einen Kabinen-Boden 4, Außenwände 32, 33, 34, 35 sowie eine Decke 3 umschlossen. An den Außenflächen der Außenwände 32, 33, 34, 35 sind die Raumleuchten 16 angeordnet. Hierdurch ist gewährleistet, daß von den Raumleuchten 16 keine Wärmeenergie in die Reinraumkabine 1 übertragen und die Luftströmung in der Reinraumkabine 1 durch die Raumleuchten 16 nicht beeinflußt wird. Der Zuluftkanal 10 und der Abluftkanal 12 sind außenseitig an der Reinraumkabine 1 angeordnet (Fig. 1 und 2). In dem Reinraum 36 ist an der einen Außenwand 33 eine von außen durch die Tür 13 in der Außenwand 32 betretbare Umkleide- und Reinigungszone I angeordnet. Diese ist mittels einer Trennwand 5 von der Bedienungszone II distanziert, von der aus die Arbeitszone III zugänglich ist. Die Trennwand 5 kann als fester Raumteiler mit einem Abstand vom Boden 4 und der unteren Abdeckung 7 der Filter 6 ausgebildet sein. Es hat sich gezeigt, daß bereits eine Höhe von 60 cm ausreicht, damit die auch in der Umkleide- und Reinigungszone I angestrebte turbulenzarme Kolbenströmung nicht beeinträchtigt wird. Im Regelfall genügt es daher, die Trennwand 5 lediglich als Sichtschutz auszubilden. Die Arbeitszone III ist an der Außenwand 35 angeordnet und enthält die Arbeitsstation 8, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Die für die Arbeitsstation 8 bestimmten Gutzuförderer 9 und Gutabförderer 39 sind durch Wanddurchbrechungen 37, 38 in der Außenwand 35 geführt (Fig. 3). Diese u-förmige Anordnung der für den Arbeitsablauf in dem Reinraum 36 erforderlichen Einrichtungen ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Reinraumkabine 1. Zur Ausbildung einer turbulenzarmen Kolbenströmung von oben nach unten ist die obere Begrenzung des Reinraumes ganzflächig als Luftauslaß ausgebildet. Hierzu ist ein sich über die gesamte Fläche erstreckender Schwebstoffilter 6 angeordnet. Oberhalb des Schwebstoffilters 6 ist unter der Decke 3 ein Druckraum 11 ausgebildet, der mit dem Zuluftkanal 10 verbunden ist. Im Abstand von dem Schwebstoffilter 6 ist dem Reinraum 36 zugewandt eine luftdurchlässige Abdeckung 7 vorgesehen, die aus einem Lochblech oder einem Draht-, Textil- oder Kunststoffgewebe bestehen kann. Die Ausbildung der Abdeckung 7 als Gewebe ist gegenüber einem Lochblech vorteilhafter, da bei diesem an den Lochkanten durch örtliche Strömungsabrisse durch Induktion die Kolbenströmung beeinträchtigende Sekundärwirbel auftreten können. Die Verbindung des Zuluftkanals 10 mit dem Druckraum 11 kann mittels Anschlußkanälen 28 erfolgen (Fig. 4 und 5). Wenn der Zuluftkanal 10 wie in Fig. 1 und 2 dargestellt an der Reinraumkabine 1 außenseitig geführt ist, kann der Druckraum 11 auch über seitliche Zuluftstutzen 47 am Zuluftkanal 10 mit Zuluft beaufschlagt werden (Fig. 6 und 7).

Die Abluft wird aus dem Reinraum 36 über Abluftjalousien 14 od. dgl. in den Abluftkanal 12 geleitet. Die Abluftjalousien 14 sind im unteren Bereich der Außenwände 33, 34, 35 anzuordnen, damit eine einwandfreie Durchspülung des Reinraums 36 erzielt wird. Die Außenwand 32 sollte freibleiben, damit hier für den Betrieb der Reinraumkabine 1 eventuell erforderliche Zusatzeinrichtungen wie ein Sterilisator 40 od. dgl. installiert sowie die Tür 13 eingesetzt werden können (Fig. 7). Es ist möglich, die Abluftjalousien 14 nur in den Außenwänden 33, 34 oder nur in den Außenwandabschnitten der Umkleide- und Reinigungszone I anzuordnen.

Das Klimagerät 20 für die Reinraumkabine 1 ist außerhalb dieser angeordnet und mit dem Abluftkanal 12 sowie dem Zuluftkanal 10 verbunden. Da die lufttechnische Anlage im Umluftbetrieb gefahren wird, ist der Abluft gleich Umluft zu setzen. An den Abluftkanal 12 ist ein Frischluftstutzen 17 angeschlossen (Fig. 6). Die durch den Frischluftstutzen 17 angesaugte Luftmenge ist aufgrund des Umluftbetriebes äquivalent zu der durch die Umschließungsfläche der Reinraumkabine 1 entweichenden Luftmenge. Das Klimagerät 20 besteht aus aus einem Ventilator 31, einem mit einem Kälteaggregat 41 verbundenen Wärmetauscher 45, einem vor diesem angeordneten Vorfilter 44 sowie zwei Schalldämpfern 42, 43, die im Abluftkanal 12 und Zuluftkanal 10 eingebaut sind. Es ist auch möglich, die Reinraumkabine 1 lufttechnisch mit einem von der Reinraumkabine 1 räumlich entfernt befindlichen Klimagerät oder einer zentralen lufttechnischen Anlage zu verbinden. Ferner kann das Klimagerät 20 auf die Decke 3 aufgesetzt werden, sofern der Aufstellungsort der Reinraumkabine 1 dies gestattet.

Zur Überdruckregelung in der Reinraumkabine 1 ist ein in dieser befindlicher Drucksensor 18 mit dem Stellmotor 19 eines im Abluftkanal 12 befindlichen Drosselglieds 21 verbunden. Zur Regelung des Zuluftvolumenstromes in dem Zuluftkanal 10 ist ein Volumenstromregler 22 mit einem motorisch betätigbaren in dem Zuluftkanal 10 angeordneten Drosselglied 24 verbunden. Es ist auch möglich, den Volumenstromregler 22 mit dem Drehzahlregler 30 des Antriebsmotors 29 des Ventilators 31 zu verbinden wie es in Fig. 6 durch eine punktierte Linie dargestellt ist.

Zur Regelung der Temperatur in der Reinraumkabine 1 ist ein in dieser befindlicher Temperatursensor 25 mit dem Stellmotor 26 eines im Kühlwasser- bzw. Kältemittelanschlußrohrs angeordneten Drosselglieds 27 verbunden. Dieses Drosselglied 27 ist als Ventil ausgebildet.

Im Regelfall werden die Regelungs- und Steuereinrichtungen der Reinraumkabine 1 dezentral in einer Schalttafel 15 zusammengefaßt, die an einer Wand der Reinraumkabine 1 angebaut wird. Es ist aber auch möglich, den Drucksensor 18, den Temperatursensor 25 sowie den Volumenstromregler 22 und die Stellmotore 19, 16, 23 für die Drosselglieder 21, 27, 24 bzw. den Drehzahlregler 30 sowie den Antriebsmotor 29 des Ventilators 31 ergänzend oder alternativ mit einer zentralen Regelungs- u. Schaltereinrichtung zu verbinden. Dies kann von Vorteil sein, wenn mehrere Reinraumkabinen 1 von einer zentralen Überwachungsstation lufttechnisch überwacht werden sollen.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen von Reinraumkabinen 1 ermöglichen es insbesondere bei einer Kombination der aufeinander abgestimmten Merkmale, Reinraumbedingungen gemäß Klasse 100 und besser nach US-Federal Standard 209b bzw. Klasse 3 nach VDI-Richtlinie 2083 zu erzielen, wobei gegenüber bekannten Reinraumkabinen ein erheblich geringerer Aufwand bezüglich der Infrastruktur erforderlich ist, so daß Reinraumkabinen 1 in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung äußerst preisgünstig herzustellen sind.

Claims (7)

1. Geschlossene Reinraumkabine mit festen Wänden, einem festen Dach und einem mit den Wänden verbundenen Boden und mit einer lufttechnischen Anlage zur Erzeugung eines Fallstromes und mit einem Umkleidebereich, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reinraum (36) an der einen Außenwand (33) eine von außen mittels einer Tür (13) betretbare Umkleide- und Reinigungszone (I) angeordnet ist, die mittels einer luftdurchlässigen Trennwand (5) mit verschließbarem Durchgang von der Bedienungszone (II) distanziert ist, von der die Arbeitszone (III) zugänglich ist, die an der Außenwand (33) gegenüberliegenden Außenwand (35) ausgebildet ist und die Arbeitsstation (8) aufweist, deren Gutzuförderer (9) und Gutabförderer (39) durch Wanddurchbrechungen (37, 38) in der Außenwand (35) geführt sind, daß zur Ausbildung einer turbulenzarmen Kolbenströmung unter der Decke (3) ein sich über deren gesamte Fläche erstreckender Schwebstoffilter (6) angeordnet ist, oberhalb dessen ein sich ganzflächig über den Schwebstoffilter (6) erstreckender mit dem Zuluftkanal (10) verbundener Druckraum (11) ausgebildet ist, daß die mit einem Abluftkanal (12) verbundenen Abluftjalousien (14) od. dgl. im bodenseitigen Bereich der Außenwände (32, 33, 34, 35) angeordnet sind, an deren Außenflächen die Raumleuchten (16) für die Reinraumkabine (1) installiert, daß der Abluftkanal (12) mit mindestens einem Frischluftstutzen (17) sowie der Zuluftkanal (10) mit einem außerhalb der Reinraumkabine (1) angeordneten Klimagerät (20) verbunden sind und daß zur Überdruckregelung in der Reinraumkabine (1) ein in dieser befindlicher Drucksensor (18) mit dem Stellmotor (19) eines in dem Abluftkanal (12) befindlichen Drosselglieds (21), zur Regelung des Zuluftvolumenstroms in dem Zuluftkanal (10) ein Volumenstromregler (22) mit einem motorisch betätigbaren in dem Zuluftkanal (10) angeordneten Drosselglied (24) oder einem Drehzahlregler (30) des Antriebsmotors (29) des Ventilators (31) des Klimageräts (20) und zur Regelung der Temperatur in der Reinraumkabine (1) ein in dieser befindlicher Temperatursensor (25) mit dem Stellmotor (26) eines im Kühlwasser- bzw. Kältemittelanschlußrohrs und/oder eines Heizmittelanschlußrohrs befindlichen Drosselglieds (27) verbunden ist.

2. Reinraumkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klimagerät (20) außerhalb der Reinraumkabine (1) an einer Außenwand (33) der Reinraumkabine angeordnet.

3. Reinraumkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klimagerät (20) über der Reinraumkabine (1) angeordnet ist.

4. Reinraumkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem bestimmten Abstand unter dem Schwebstofffilter (6) dem Reinraum (36) zugewandt eine sich über die Fläche des Schwebstoffilters (6) erstreckende Abdeckung (7) aus Lochblech, Draht-, Textil- oder Kunststoffgewebe angeordnet ist.

5. Reinraumkabine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftjalousien (14) nur in der Außenwand (34) bzw. der Außenwand (33) der Umkleide- und Reinigungszone (I) angeordnet sind.

6. Reinraumkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (18) und der Temperatursensor (25) sowie der Volumenstromregler (22) und die Stellmotore (19, 26, 23) für die Drosselglieder (21, 27, 24) bzw. der Drehzahlregler (30) des Ventilators (31) mit einer dezentralen der Reinraumkabine (1) zugeordneten und/oder einer zentralen Regeleinrichtung verbunden sind.

7. Reinraumkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (5) als fester Raumteiler mit Abstand vom Kabinen-Boden (4) und der Abdeckung (7) ausgebildet ist.