WO2024003356A1 - Reinraumanordnung sowie verfahren zur schnellen bereitstellung eines reinraumes - Google Patents

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WO2024003356A1
WO2024003356A1 PCT/EP2023/068010 EP2023068010W WO2024003356A1 WO 2024003356 A1 WO2024003356 A1 WO 2024003356A1 EP 2023068010 W EP2023068010 W EP 2023068010W WO 2024003356 A1 WO2024003356 A1 WO 2024003356A1
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air
room
arrangement
clean room
shell wall
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Application number
PCT/EP2023/068010
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English (en)
French (fr)
Inventor
Udo Gommel
Frank Bürger
Viola Hoffmann
Nicolas Büchle
Markus GRÄF
Markus Woland
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Cellforce Group Gmbh
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., Cellforce Group Gmbh filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Publication of WO2024003356A1 publication Critical patent/WO2024003356A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/167—Clean rooms, i.e. enclosed spaces in which a uniform flow of filtered air is distributed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
    • B01L1/04—Dust-free rooms or enclosures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/02—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing
    • F24F1/0358—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing with dehumidification means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
    • B01L1/52—Transportable laboratories; Field kits

Definitions

  • the invention relates to a clean room arrangement and a method for quickly providing a clean room, with a first envelope wall arrangement, which has a first space which is directly or indirectly adjacent to a floor area, with a flexibly foldable envelope wall which directly faces the first room, which exclusively is made of at least one air-permeable material suitable for clean rooms, separates it from a second space surrounding the shell wall arrangement, and includes at least one support element supported on the floor area and / or at least one suspension provision provided on the shell wall, a mobile filter-fan unit, FVE for short, which has an air inlet and an air outlet area and is arranged outside the first room, as well as a supply line connecting the air outlet area and the first room delimited by the casing wall arrangement and made of material suitable for clean rooms.
  • FVE mobile filter-fan unit
  • clean or ultra-clean room describes a room that is closed off from an environment in which the concentration of airborne particles is kept as low as necessary depending on the processes or activities to be carried out within the room. Clean rooms are preferred for use in semiconductor manufacturing, optics and laser technology, life sciences, medical research and aerospace technology, to name just a few areas of application. In addition to the aspect of the concentration of airborne particles or particles that can lead to undesirable contamination on technical surfaces, it is important to take appropriate precautions to prevent chemical and/or microbiological contamination, particularly in areas of application in which chemically sensitive and microbiologically sensitive measures are taken To be able to exclude contamination within a defined spatial area.
  • Clean and ultra-clean rooms usually represent complex and technically complex areas, access to which is usually achieved via different lock systems. Clean rooms are powered by specially designed air conditioning units that ensure that impurities are immediately removed from the air. For this purpose, an appropriately filtered displacement flow is introduced into the clean room, within which the purity of the air is to be ensured by means of a large air throughput. All surfaces facing the cleanroom as well as objects located within the cleanroom are subject to cleanroom-specific requirements in order to avoid air contamination through outgassing, particle releases or similar processes that contaminate the cleanroom air. Since humans are generally the largest source of particle releases, appropriate work clothing, special work equipment and tools help to maintain the cleanroom quality that is defined in standardized cleanroom classes. Work clothing, hoods, shoe covers, etc. made from specially lint-free materials are used for this purpose.
  • Clean rooms such as those required in semiconductor microelectronics, aerospace technology, etc., usually represent large and complex infrastructures and require powerful fan and filter systems for controlled clean air supply, which are usually housed in adjacent building areas.
  • a class 7 clean room may contain a maximum of 352,000 particles with a diameter of 0.5 pm or more, a maximum of 83,200 particles with a diameter of 1 pm or more, and a maximum of 2,930 particles with a diameter of 5 m or more per cubic meter.
  • the cleanliness requirements increase as the number of cleanroom classes decreases.
  • a clean room of clean room class ISO 1 may only contain a maximum of 10 particles with a particle diameter of greater than or equal to 0.1 pm and a maximum of 2 particles with a particle diameter of greater than or equal to 0.2 pm per cubic meter.
  • a typical clean room can be seen from the document DE 36 21 452 A1, which offers a high level of cleanliness for semiconductor production, with the different work areas being divided by hanging walls, while rooms with work areas that require a high level of cleanliness are in Form of laminar interface flow systems are formed.
  • the structure and arrangement of typical clean room areas illustrates the technological implementation effort that has to be borne in clean rooms in the form of stationary facilities.
  • a dust protection device which is arranged around an object to be protected from contamination that is located on a moving platform.
  • it is a cubic strut construction that is placed around the object and whose side wall elements are designed in the form of roller blind-like curtains.
  • a fan unit with four air outlets is attached to the ceiling area of the strut structure, each of which opens into the side walls.
  • the supply air flowing out of the air ducts penetrates the side wall elements, each consisting of three layers, whereby the supply air is filtered and thus reduces dust and penetrates into the inner volume surrounded by the side wall elements, which is protected from dust. Excess air can escape into the environment through appropriate gaps both vertically between the adjacent roller blind walls and in the bottom area of the protective device.
  • the chamber also has an upper viewing window through which a surgeon can view the interior of the chamber from the outside.
  • the chamber serves as a sterile room in which, for example, surgical procedures can be carried out.
  • a plurality of so-called sleeves attached to the chamber in a fluid-tight manner enable access to the interior of the chamber.
  • the document DE 603 07 945 T2 discloses a air-conditionable, air-supporting structure that encompasses a room with wall and ceiling sections enclosing air cells and which are subject to an active air flow, the room being air-conditioned via openings within the air cells with the aid of the air flow.
  • EP 2 601 927 B1 discloses a ventilation device for clean rooms, which is attached to the ceiling in a clean room and has a large number of air supply chambers running parallel to one another and through which air flows, the cylindrical shape of which is stabilized by air pressure.
  • EP 1 229 187 A1 shows an inflatable tent, the outer skin of which is attached to a support frame.
  • the document US 2005/212415 A1 discloses an air treatment device for decontamination, air treatment and air heating of an air stream that is obtained from the ambient air and can preferably be used in the form of a supply air stream to ventilate or fill a tent arrangement.
  • the publication US 2002/0083653 A1 describes an inflatable tent arrangement with an airtight tent wall, the tent wall support structures of which can be erected within a very short time using compressed air. With the help of a ventilation device, the inside of the tent can be supplied with fresh air, which can optionally be cleaned.
  • Document US 2004/0261324 A1 discloses a protective tent against biological and/or chemical contamination in the environment.
  • the protective tent has a tent wall made of transparent plastic, at the bottom of which there is an air supply that is connected to a suitable supply air device.
  • the publication CA 2 172 929 A1 describes a portable casing arrangement for enclosing a room area in which an excess pressure is generated relative to the environment by means of a fan-driven supply air flow.
  • An allergen filter installed in the supply air flow is used to avoid contamination of the room area via the supply air flow.
  • WO 2017/102568 A1 discloses a mobile clean room arrangement which comprises a room with a dome-shaped, tent-like shell wall arrangement which has a flexible, foldable shell wall which directly faces the room and which is made exclusively from at least one material suitable for clean rooms, as well as at least one itself Supporting element supporting the base area and / or at least one suspension provision provided on the casing wall.
  • the casing wall is at least partially spaced from the floor area or has at least one opening in the casing wall centrally or directly adjacent to the floor area for the controlled outflow of air from the room area into the environment.
  • a mobile filter-fan unit is used to produce pure air from ambient air, which flows into the room via a supply line made of material suitable for clean rooms through the upper area of the shell wall in such a way that a vertically downward-oriented clean air flow is formed within the room, which flows out of the room in a controlled manner Space near the floor area flows out again.
  • the invention is based on the object of developing a clean room arrangement in such a way that it should be possible to create both a particle-free and dry clean room atmosphere that is as quick and flexible as possible and should be provided cost-effectively.
  • the greatest attention must be paid to avoiding and eliminating the humidity present in conventional clean rooms, which is particularly disadvantageous in battery production, semiconductor production, the development and manufacture of highly sensitive technical surfaces, such as in satellite technology and much more . Since the need and demand for such highly sensitive products is significantly higher than the existing production capacities, it is important to create the relevant production technology requirements and to provide dry and particle-free clean room conditions quickly and inexpensively and that can be used in as many places as possible.
  • the clean room arrangement uses the mobile clean room arrangement disclosed in the above publication WO 2017/102568 A1, which provides a first shell wall arrangement which delimits a first space with a flexibly foldable shell wall that is centrally or immediately adjacent to a floor area and at least one which is supported on the floor area Supporting element and/or at least one suspension device provided on the casing wall.
  • the casing wall is made of at least one air-permeable, Made from cleanroom-compatible material.
  • a mobile filter-fan unit, FVE for short is provided, which has an air inlet and an air outlet area and is arranged outside the first room.
  • a feed line made of material suitable for clean rooms is used to feed in clean or ultra-pure air that can be produced using the FVE, which fluidly connects the air outlet area of the FVE with the first space delimited by the envelope wall arrangement.
  • the clean room arrangement has a second shell wall arrangement, which encloses the first shell wall arrangement together with a second space surrounding the first shell wall arrangement and the FVE arranged therein with a flexibly foldable shell wall, which is made exclusively from at least one material that is diffusion-tight against moisture is.
  • the casing wall which is diffusion-tight against moisture, borders, as it were, the casing wall of the first casing wall arrangement, which is made of material suitable for clean rooms, centrally or directly on the floor area, and delimits the interior of the second casing wall arrangement, i.e. the first and second rooms, from the external atmospheric environment.
  • the second casing wall arrangement also has, like the first casing wall arrangement, at least one support element which is supported on the bottom region and/or at least one suspension device provided on the second casing wall. In this way, the second casing wall arrangement forms an independently load-bearing structural unit that is spatially separate from the first casing wall arrangement.
  • a mobile air drying unit LTE for short, is provided with an air inlet opening into the environment and an air outlet opening into the second space surrounded by the second shell wall arrangement.
  • the LTE is placed in the environment next to the second shell wall.
  • the operating principle underlying the clean room arrangement according to the solution is within the second envelope wall arrangement enclosed by the second Room to create a dry atmosphere, preferably with a dryness that can be described by the dew point temperature, which is in the range between -30 ° C and -70 ° C, ie the residual moisture contained in the second room only begins to condense at the very low dew point temperatures.
  • the air fed into the second room via LTE essentially has the particulate composition of the ambient air.
  • the dried ambient air is sucked in by means of the FVE arranged within the second room and, using appropriate filtering, pure or, depending on the requirements, pure air is generated, which is supplied via a supply line into the first room enclosed by the first shell wall arrangement.
  • both the supply line between the FVE and the first room as well as the envelope wall surrounding the first room are made of material suitable for clean rooms, which, depending on the requirements, meet the cleanliness conditions of ISO classes 1 to 9 according to DIN Comply with ISO 14644-1.
  • the clean room arrangement according to the solution can be set up quickly and easily due to the flexible and mobile design of the first and second shell wall arrangement and can therefore also be provided cost-effectively. So the first shell wall arrangement is set up in a suitable location, as it were Erection of a tent construction or an inherently stable or self-supporting inflatable wall construction that encloses the first room.
  • the second casing wall arrangement is then set up in such a way that it encloses the first casing wall arrangement without contact and delimits an intermediate space, the so-called second space.
  • air is dried from the environment immediately adjacent to the second shell wall arrangement and the dried ambient air is fed into the second room.
  • This ambient air which has been dried within the second room, is used in a second step to clean it and subsequently feed it into the first room, the clean room, in the form of cleaned, dry clean or ultra-pure air.
  • the ambient air is preferably dried by means of sorption-assisted condensation to obtain a dried ambient air which has a dew point between -30 ° C and -70 ° C and which is subsequently fed into the second room through the second shell wall arrangement in a controlled manner, continuously or intermittently, so that A pressure p2 forms within the second space that is greater than the ambient pressure p3.
  • the dried ambient air located within the second room is extracted by means of an FVE and filtered by means of single or multiple filtering to obtain purified dry air, which is subsequently fed into the first room through the first envelope wall arrangement in such a way that within the The first room forms a pressure p1 that is greater than the pressure p2 in the second room.
  • clean room arrangement is also suitable for use in areas such as optics, life sciences, biochemistry, bioinformatics, biology, biomedicine, bioliquids, bio- and genetic engineering, nutritional sciences, food technology, medicine, medical technology, pharmacy and pharmacology, environmental management and technology, chemistry, automobile , microsystems technology, semiconductor technology, automation technology and energy industry.
  • a further embodiment provides for an at least double-walled design of the second shell wall arrangement, in which both shell walls delimit an intermediate space with an internally mounted support structure, in which negative pressure conditions also prevail in order to reduce the thermal conductivity and to enable thermal decoupling. Since the need for quickly available dry cleanroom space or dry cleanrooms is enormous and will continue to increase, there is high economic potential to close this existing gap in demand.
  • FIG. 2 top view of a clean room arrangement designed according to the solution
  • Fig. 3 schematic representation of one designed according to the solution
  • Figure 1 shows a clean room arrangement which is composed of two separate shell wall arrangements 1, 2.
  • the second, outer casing wall arrangement 2 has a flexibly foldable and tent-like casing wall 3, which delimits an inner space, the so-called second space R2, to the outside, ie to the environment U.
  • the casing wall 3 of the second casing wall arrangement 2 consists of a diffusion-tight material that is diffusion-tight to moisture.
  • the diffusion-tight material which is preferably designed like a plastic film, has a water vapor permeability according to DIN 53 122-2 of preferably less than 0.1 g H2O/(m 2 x 24 h).
  • the high-density casing wall 3 is preferably made from a plastic film that is metal-coated on at least one side.
  • the plastic film which is metal-coated at least on one side, has two or more layers, with a first layer having a property that differs from a second layer.
  • the casing wall 3 has at least three layers, with the casing wall 3 having at least one layer that is made of a metal, such as aluminum, copper, zinc, etc.
  • the casing wall 3 is designed as a pouch film.
  • the casing wall 3 comprises at least one plastic film that is at least partially metal-coated.
  • the casing wall 3 is otherwise completely closed except for doors, windows or media feedthroughs (not shown) that are optionally incorporated into the casing wall 3.
  • doors, windows or media feedthroughs not shown
  • at least one support element 5 supported on the bottom region 4 and/or at least one suspension provision 6 provided on the second casing wall 3 is provided.
  • the second room R2 has a 3" air inlet and a 3' air outlet.
  • the air inlet 3′′ is connected via an air line 7 to the air outlet of an air drying unit LTE, which is arranged outside the second room R2 in the atmospheric environment U.
  • the air drying unit LTE can suck in atmospheric ambient air via its air inlet 8, dry it and feed it as dried ambient air into the second room R2 via the air line 7.
  • the supply line 7 is also made of a material that is diffusion-tight against moisture.
  • an air outlet 3 ' is provided on the casing wall 3, preferably on a casing wall area that is remote for feeding dry air into the outer casing wall arrangement 2, which is connected to the LTE via a derivative with a further air inlet 8'.
  • a quasi-closed dry air circuit is created with regard to the dry air feed into and out of the second room R2 in order to achieve the degree of drying within the second room R2 quickly and to maintain it in a long-term stable manner with the lowest possible energy expenditure.
  • the closed dry air circuit is only virtually closed due to the additional supply or feed of dried supply air from the atmospheric environment via the air inlet 8 of the LTE. If necessary, the amounts of air that are supplied to the LTE through the air inlets 8, 8 'can be controlled or coordinated with one another.
  • the LTE air drying unit is a standard industrial air treatment unit for drying, which dries the supply air from the environment U to a degree of dryness by condensation, optionally supported by sorption, so that the dried supply air supplied to the second room R2 has a dew point between - 20C° and -80C°. In this way, a dry but particle-containing air atmosphere is formed within the second space R2, which also has an excess pressure p2 that prevails compared to the ambient pressure p3.
  • the so-called first casing arrangement 1 is arranged separately and at a distance from it, which, as it were, has a flexibly foldable casing wall 9 which directly faces the inner first space R1, but which, in contrast to the casing wall 3, is not diffusion-tight, but consists of an air-permeable, cleanroom-compatible material that, on the one hand, has little or no intrinsic emission behavior from particles and fibers and, on the other hand, opens up the possibility of air flowing through.
  • a filter fan unit FVE is attached within the second room R2, via the air inlet area 10 of which the dried ambient air contained within the second room area R2 is sucked in, which is cleaned within the filter fan unit FVE and is fed into the first space R1 through the casing wall 9 of the first casing wall arrangement 1 via its air outlet area 11 and a supply line 12 adjoining it.
  • the air inlet area 10 of the FVE is preferably arranged in spatial proximity to the location of the dry air feed into the second room R2.
  • the degree of purity of the dried clean air fed into the first room R1 can be selected depending on the requirements and preferably corresponds to that in the ISO classes
  • both the casing wall 9 and the supply line 12, which connects the air outlet region 11 of the filter valve unit FVE with the first casing wall arrangement 1, are made of material suitable for clean rooms in accordance with the Standards DIN EN ISO 14644-14 and DIN EN ISO 14644-
  • the dried clean or ultra-pure air is fed into the first room R1 via an air guide plenum 13 mounted in the ceiling area of the first shell wall arrangement 1, which, by means of suitable air guide structures, directs the dry clean or ultra-pure air introduced into the air guide plenum 13 vertically downwards in the direction of the floor area 4 distributed.
  • the vertically downward air distribution is carried out as homogeneously as possible with the help of the air guide plenum 13, i.e. the vertical downward air outflow takes place over the entire outflow surface of the air guide plenum 13 which is opened vertically downwards.
  • the air guide plenum 13 is designed to be airtight or almost airtight except for the outflow surface downwards into the first space R1.
  • the first casing wall arrangement 1 also forms the second casing wall arrangement
  • the casing wall 9 of the first casing wall arrangement 1 is designed to be electrostatically conductive and is connected via a ground point 14.
  • the diffusion-tight envelope wall 3 these are also designed to be electrostatically dissipative and electrically connected via a ground point 20.
  • the shell wall 9 of the first shell wall arrangement 1 also provides at least one door for entering the first room R1.
  • windows or other media feedthroughs can be integrated within the casing wall 9, which are not shown in Figure 1.
  • the envelope wall 9 of the first envelope wall arrangement 1 is made over the entire surface from air-permeable fabric material suitable for clean rooms, i.e. due to an excess pressure p1 occurring in the first room R1 compared to the pressure p2 in the second In room R2, dry clean air flows through the entire area through the envelope wall 9 into the second room R2.
  • the envelope wall 9 preferably has at least one opening 15 in the area close to the floor, preferably in the form of a circumferential floor gap, through which the largest proportion of the dry clean air directed from the first room R1 into the second room R2 can escape, see there Air flow arrows. The air thus circulates between the two rooms R2 and R1, with static pressure ratios p1, p2 to the ambient pressure p3 being established in such a way that p1 > p2 > p3.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of a further embodiment of the clean room arrangement according to the solution.
  • the diffusion-tight envelope wall 3 separates the second space R2 from the atmospheric environment U.
  • a dry lock chamber 16 which is delimited by both the casing wall 3 and a chamber wall 17. Access from the atmospheric environment into the dry lock chamber 16 is possible via a first lock door 18 installed in the casing wall 3. Access between the second room R2 and the dry lock chamber 16 is possible via a second lock door 19 installed in the chamber wall 17.
  • the LTE feeds dried supply air via the supply line 7 through the air inlet 3" into the second room R2.
  • the air outlet 3' is provided on the shell wall opposite the feed point 3", which is connected via a supply line to the further air inlet 8' of the LTE.
  • the LTE provides an air inlet 8 for sucking in atmospheric ambient air.
  • the air quantities supplied via the air inlets 8, 8' of the LTE can be adjusted in a controlled, coordinated manner. For example, if necessary, the atmospheric supply air can be completely blocked via the air inlet 8, so that the supply air feed and air removal into and out of the second room R2 is completely guided in a closed air circuit.
  • the first envelope wall arrangement 1 Inside the second room R2 is the first envelope wall arrangement 1, whose air-permeable envelope wall 9 separates the first room R1 from the second room R2.
  • FVEs are used to feed dried clean or ultra-pure air from the second room R2 into the first room R1 in order to enable the strongest possible dry air-clean air feed into the first room R1.
  • the clean room arrangement illustrated in Figure 1 is particularly suitable for any production and research areas with requirements for both low humidity and high purity.
  • Typical industries for use are Automotive, cell phone production as well as their battery production and battery research, space travel, especially the production and testing of satellites.
  • FIG 3 shows a modification or addition to the clean room arrangement illustrated in FIG Moisture diffusion-tight second casing walls 27, 28, each of which delimits an intermediate space 21, within which a support structure 22 which keeps the two second casing walls 27, 28 at a distance and can flow through in the longitudinal direction of the casing wall is arranged.
  • the intermediate space 21 is enclosed in a fluid-tight manner by both second casing walls 27, 28 in order to create an additional thermal barrier function compared to the environment U.
  • the double-walled second shell wall arrangement 26 functions as a thermal insulating layer in addition to the diffusion tightness to moisture according to the solution already explained.
  • the negative pressure within the intermediate space 21 can be achieved by suction once and then hermetically sealing the intermediate space 21 or, as optionally shown in FIG to ensure monitored negative pressure P4 within the gap 21.
  • a sensor unit 24 is arranged on or in the second casing wall arrangement 26 for detecting a pressure P4 prevailing within the intermediate space 21 and for generating a sensor signal which is dependent on the pressure P4 and which serves as a regulation or control variable for a regulation or control unit 25 which regulates or controls the negative pressure source 23 accordingly. All other components that are shown in FIG. 3 are already provided with the reference numbers that have already been explained in connection with FIG. 1, so that a repeated explanation is omitted at this point.
  • FIG. 4 shows a further alternative embodiment for a thermally insulating second shell wall arrangement 26, which consists of three flexibly foldable second shell walls 27, 28, 29, each of which includes two gaps 21, 21*, in each of which a support structure 22 through which flow is introduced is introduced the respective second casing walls 27, 28, 29 are to be spaced apart from one another so that they can be subjected to mechanical loads.
  • the second casing walls 27, 28, 29 are each connected 30 in a fluid-tight manner at the ends and hermetically seal off the inner space 21, 21*. Negative pressure conditions prevail inside the spaces 21, 21*, so that the casing wall arrangement 2 shown schematically in FIG. 4 has thermally insulating properties.
  • FIG. 5a shows a top view of a further embodiment for a thermally insulating, second casing wall arrangement 26.
  • both second shell walls 27, 28 are joined together by array-shaped connecting regions 26 in the form of beads or similar, in order in this way, on the one hand, to reduce the surface load acting on the support structure 22 due to negative pressure, particularly when forming large-area second casing wall arrangements 26; on the other hand, the inherent load-bearing capacity of the flat casing wall arrangement can be improved in this way.
  • the clean room arrangement according to the solution enables quick and cost-effective availability with low construction costs and the same or higher quality in terms of providing a dry clean room.
  • the decoupling for the generation of dry air and dry, pure air ensures a high level of robustness and reliability when operating the clean room arrangement according to the solution.
  • Supporting element ‘ Supporting element Suspension provision’ Suspension provision Air outlet
  • Inner casing wall 0 Air inlet area 1 Air outlet area 2 Supply line 3 Air guide plenum 4 Grounding point Inner casing wall 5 Opening 6 Drying lock chamber 7 Chamber wall 8 First lock door 9 Second lock door 0 Grounding point Outer casing wall 1, 21* Intermediate space 2 Flow-through support structure 3 Negative pressure source 4 Sensor unit 25 regulation or control unit

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Abstract

Beschrieben werden eine Reinraumanordnung sowie ein Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes mit einer ersten Hüllenwandanordnung, die einen ersten Raum, der an einen Bodenbereich mittel- oder unmittelbar angrenzt, mit einer flexibel faltbaren, dem ersten Raum unmittelbar zugewandten Hüllenwand, die ausschließlich aus wenigstens einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material gefertigt ist, gegenüber einem die Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raum abtrennt, sowie wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorkehrung umfasst, einer mobilen Filter-Ventilator-Einheit, kurz FVE, die einen Lufteinlass- und einen Luftauslassbereich besitzt und außerhalb des ersten Raumes angeordnet ist, sowie einer den Luftauslassbereich und den von der Hüllenwandanordnung begrenzten ersten Raum verbindenden und aus reinraumtauglichen Material gefertigten Zuleitung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine zweite Hüllenwandanordnung vorgesehen ist, die die erste Hüllenwandanordnung samt der im zweiten Raum angeordneten FVE mit einer flexibel faltbaren Hüllenwand, die ausschließlich aus wenigstens einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichtem Material gefertigt ist, gegenüber einer die zweite Hüllenwandanordnung umgebenden Umgebung abtrennt, und wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der zweiten Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorkehrung aufweist, und dass eine mobile Lufttrocknungs-Einheit, kurz LTE, mit einem in der Umgebung mündenden Lufteinlass sowie einem in den von der zweiten Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raum mündenden Luftauslass vorgesehen ist.

Description

Reinraumanordnung sowie Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinraumanordnung sowie ein Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes, mit einer ersten Hüllenwandanordnung, die einen ersten Raum, der an einen Bodenbereich mittel- oder unmittelbar angrenzt, mit einer flexibel faltbaren, dem ersten Raum unmittelbar zugewandten Hüllenwand, die ausschließlich aus wenigstens einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material gefertigt ist, gegenüber einem die Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raum abtrennt, sowie wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorkehrung umfasst, einer mobilen Filter-Ventilator-Einheit, kurz FVE, die einen Lufteinlass- und einen Luftauslassbereich besitzt und außerhalb des ersten Raumes angeordnet ist, sowie einer den Luftauslassbereich und den von der Hüllenwandanordnung begrenzten ersten Raum verbindenden und aus reinraumtauglichen Material gefertigten Zuleitung.
Stand der Technik
Der Begriff „Rein- oder Reinstraum“ beschreibt einen gegenüber einer Umgebung abgeschlossenen Raum, in dem die Konzentration luftgetragener Partikel in Abhängigkeit von innerhalb des Raumes durchzuführender Prozesse oder Aktivitäten so gering wie nötig gehalten wird. Reinräume werden bevorzugt in der Halbleiterfertigung, in der Optik- und Lasertechnologie, den Biowissenschaften, der medizinischen Forschung sowie auch in der Luft- und Raumfahrttechnik, um nur einige Anwendungsgebiete zu nennen, eingesetzt. Neben dem Aspekt der Konzentration luftgetragener Teilchen bzw. Partikel, die zu unerwünschten Verunreinigungen an technischen Oberflächen führen können, gilt es insbesondere in Anwendungsbereichen, bei denen chemisch sensibel sowie auch mikrobiologisch sensible Maßnahmen vorgenommen werden, entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um chemische und/oder mikrobiologische Kontaminationen innerhalb eines definierten Raumbereiches ausschließen zu können.
Üblicherweise stellen Rein- und Reinsträume komplex und technisch aufwendig gestaltete Areale dar, deren Zugang zumeist über unterschiedliche Schleusensysteme realisiert wird. Reinräume werden mit speziell konfektionierten klimatechnischen Aggregaten gespeist, die sicherstellen, dass Verunreinigungen sofort aus der Luft entfernt werden. Hierzu wird eine entsprechend gefilterte Verdrängungsströmung in den Reinraum eingeleitet, innerhalb dem im Wege eines großen Luftdurchsatzes die Reinheit der Luft sichergestellt werden soll. Sämtliche dem Reinraum zugewandte Oberflächen sowie auch innerhalb des Reinraumes befindliche Objekte, unterliegen reinraumspezifischen Anforderungen, um Luftverunreinigungen im Wege von Ausgasungen, Partikelfreisetzungen oder ähnlicher die Reinraumluft kontaminierender Vorgängen zu vermeiden. Da in der Regel der Mensch die größte Quelle für Partikelfreisetzungen ist, helfen eine angepasste Arbeitskleidung, spezielle Arbeitsmittel sowie Werkzeuge, um die innerhalb des Reinraumes aufrechtzuerhaltende Reinraumqualität, die in genormten Reinraumklassen definiert ist, einzuhalten. So dienen hierzu aus speziell fusselfreien Materialien gefertigte Arbeitskleidungen, Kopfhauben, Überzieher für Schuhe etc.
Reinsträume, wie sie in der Halbleiter-Mikroelektronik, Luft- und Raumfahrttechnik etc. erforderlich sind, stellen zumeist großbauende und aufwendige Infrastrukturen dar und benötigen zur kontrollierten Reinluftversorgung leistungsstarke Ventilator- und Filtersysteme, die zumeist in angrenzenden Gebäudebereichen untergebracht sind.
Für den Betrieb eines Reinraumes werden zur Klassifizierung und Qualitätsüberprüfung Partikelmessungen durchgeführt, durch die eine Klassifizierung der Reinheit des Raumes möglich wird. So ist in der deutschen Industrienorm DIN EN ISO 14644-1 vom August 2015 eine Unterteilung in neun unterschiedliche Reinheitsklassen ISO 1 bis ISO 9 vorgesehen, die in der in Figur 2a dargestellten Tabelle illustriert sind. Beispielsweise dürfen in einem Reinraum der Reinraumklasse 7 maximal 352000 Partikel von größer gleich 0,5 pm Durchmesser, maximal 83200 Partikel mit einem größer gleich Durchmesser von 1 pm sowie maximal 2930 Partikel mit einem Durchmesser von größer gleich 5 m jeweils pro Kubikmeter enthalten sein. In der in Figur 2a illustrierten Tabelle nehmen die Reinheitsanforderungen mit abnehmender Reinraumklassenzahl zu. So dürfen in einem Reinraum der Reinraumklasse ISO 1 lediglich maximal 10 Partikel mit einem Partikeldurchmesser von größer gleich 0,1 pm sowie maximal 2 Partikel mit einem Partikeldurchmesser von größer gleich 0,2 pm je Kubikmeter enthalten sein.
Entsprechende Reinraumqualitätsanforderungen in Bezug auf lebensmittelrelevante Mikroorganismen pro Kubikmeter Luft sind in der Richtlinienreihe VDI 2083 geregelt. Eine für pharmazeutische Reinraumanwendungen relevante normierte Anzahl Keimbildender Einheiten KBE ist in der Reinraumklassifizierung nach dem EU-GMP Leitfaden Annex 1 geregelt, zu dem in Figur 2b nähere Angaben enthalten sind. Die Raumklassifizierungen unterteilen sich in GMP-Klassen A bis D und legen jeweils die maximale Partikelanzahl pro Kubikmeter bei entsprechenden Partikelgrößen fest.
Aus der Druckschrift DE 36 21 452 A1 ist ein typischer Reinraum zu entnehmen, der ein hohes Maß an Reinheit für die Halbleiterfertigung bietet, wobei die unterschiedlichen Arbeitsbereiche durch hängende Wände unterteilt sind, während Räume mit Arbeitsbereichen, die ein hohes Maß an Reinheit benötigen, in Form von laminaren Grenzflächenströmungssystemen ausgebildet sind. Der Aufbau und die Anordnung von typischen Reinraumbereichen verdeutlicht den technologischen Realisierungsaufwand, den es bei Reinräumen in Form von stationären Einrichtungen zu tragen gilt.
Werden hingegen keine vorstehend bezeichneten Reinraumanforderungen zur Abtrennung von Raumbereichen gegenüber der Umgebung gefordert, so ist eine Vielzahl unterschiedlichster Lösungen bekannt, die einen zeltartigen Aufbau nutzen, um speziell konditionierte Raumbereiche gegenüber einer Umgebung abzutrennen.
Aus der Druckschrift DE 198 36 896 A1 geht eine klimatisierte Betthaube für ein Baby hervor, die einen zeltartigen Überbau über einen Raumbereich schafft, in dem bspw. das Bett eines Babys untergebracht ist und der mit Hilfe eines Klimatisierungsgerätes bezüglich Temperatur und Luftfeuchtigkeit klimatisiert werden kann.
Eine vergleichbare Anordnung zur Realisierung eines therapeutischen Sauerstoffzeltes ist der Druckschrift US 2,664,890 zu entnehmen, das mittels einer sauerstoffundurchlässigen Hüllenwand ein quaderförmiges Volumen umgibt, wobei über eine Gaszuleitung reiner Sauerstoff durch die Hüllenwand in das Innere des Volumens eingeleitet wird.
Aus der Druckschrift US 2014/0148089 A1 ist eine Staubschutzvorkehrung zu entnehmen, die um ein vor Verschmutzung zu schützendes Objekt, das sich auf einer sich fortbewegenden Plattform befindet, angeordnet ist. Im Wesentlichen handelt es sich um eine kubische Strebenkonstruktion, die um das Objekt gestellt ist, und deren Seitenwandelemente in Form von jeweils Rollo-artigen Vorhängen ausgebildet sind. Am Deckenbereich der Strebenkonstruktion ist eine Ventilatoreinheit mit vier Luftableitungen angebracht, die jeweils an den Seitenwänden münden. Die aus den Luftableitungen ausströmende Zuluft durchdringt die aus jeweils drei Lagen bestehenden Seitenwandelemente, wodurch die Zuluft gefiltert und somit staubreduziert in das der von den Seitenwandelementen umgebende innere vor Staub geschützte Volumen eindringt. Überschüssige Luft kann durch entsprechende Spalte sowohl vertikal zwischen den jeweils aneinander grenzenden Rollowänden als auch im Bodenbereich der Schutzvorkehrung in die Umgebung austreten.
Die Druckschrift EP 0 224 505 B1 offenbart einen Isolator für die Chirurgie zur
Schaffung einer von Verunreinigungen freien Atmosphäre. Es handelt sich hierbei insbesondere um eine druckluftgetragene Hülle, die über ein Gebläse mit gefilterter Luft gespeist wird, die über einen Auslass aus der Kammer wieder austritt. Die Kammer verfügt überdies über ein oberes Einsichtfenster durch das ein Operateur von außen Einblick in das Innere der Kammer nehmen kann. Die Kammer dient als Sterilraum, in dem bspw. operative Eingriffe vorgenommen werden können. Vorzugsweise eine Vielzahl fluiddicht an der Kammer angebrachte sogenannte Ärmel ermöglichen einen Zugang bzw. Zugriff in das Innere der Kammer.
Die Druckschrift DE 603 07 945 T2 offenbart eine klimatisierbare, einen Raum umfassende Tragluftkonstruktion mit Luftzellen einschließende Wand- und Deckenabschnitte, die einer aktiven Luftdurchströmung unterliegen, wobei der Raum über Öffnungen innerhalb der Luftzellen mit Hilfe der Luftströmung klimatisiert wird.
Der EP 2 601 927 B1 ist eine Belüftungsvorrichtung für Reinräume zu entnehmen, die deckenseitig in einem Reinraum angebracht ist und über eine Vielzahl parallel nebeneinander verlaufende, luftdurchströmte Luftzuführkammern verfügt, deren zylinderartige Form Luftdruckstabilisiert ist.
Der EP 1 229 187 A1 ist ein aufblasbares Zelt zu entnehmen, dessen Zeltaussenhaut an einem Traggerüst befestigt ist.
Die Druckschrift US 2005/212415 A1 offenbart eine Luftaufbereitungsvorrichtung zur Dekontamination, Luftaufbereitung und Lufterwärmung eines Luftstromes, der aus der Umgebungsluft gewonnen wird und in Form eines Zuluftstromes vorzugsweise zur Belüftung bzw. Befüllung einer Zeltanordnung dienen kann.
Die Druckschrift US 2002/0083653 A1 beschreibt eine aufblasbare Zeltanordnung mit einer luftundurchlässigen Zeltwand, deren Zeltwandtragestrukturen mit Hilfe von Druckluft innerhalb kürzester Zeit errichtet werden können. Mit Hilfe eines Belüftungsgerätes kann das Zeltinnere mit Frischluft, die optional gereinigt werden kann, versorgt werden. Die Druschrift US 2004/0261324 A1 offenbart ein Schutzzelt gegenüber biologischen und/oder chemischen Kontaminationen in der Umgebung. Das Schutzzelt sieht hierzu eine Zeltwand aus durchsichtigem Plastik vor, an deren Bodenbereich eine Luftzuführung mündet, die mit einem geeigneten Zuluftgerät verbunden ist.
Die Druckschrift CA 2 172 929 A1 beschreibt eine portable Hüllenanordnung zur Umschließung eines Raumbereiches, in dem mittels eines Ventilator getriebenen Zuluftstromes gegenüber der Umgebung ein Überdruck generiert wird. Zur Vermeidung von Kontaminationen des Raumbereiches über den Zuluftstrom dient ein im Zuluftstrom eingebrachter Allergenfilter.
Die Druckschrift US 5 726 426 A offenbart eine von einer starren Struktur getragene Umhüllung, durch die mittels eines Zuluftgerätes gereinigte Luft in den von der Umhüllung begrenzten Raumbereich geleitet wird.
Die Druckschrift WO 2017/102568 A1 offenbart eine mobile Reinraumanordnung die einen Raum mit einer kuppelartig ausgebildeten, zeltartigen Hüllenwandanordnung umfasst, die eine flexible, faltbare, dem Raum unmittelbar zugewandte Hüllenwand besitzt, die ausschließlich aus wenigstens einem reinraumtauglichen Material gefertigt ist, sowie wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorkehrung umfasst. Die Hüllenwand ist zum Bodenbereich wenigstens abschnittsweise beabstandet oder weist mittel- oder unmittelbar angrenzend zum Bodenbereich wenigstens eine Öffnung in der Hüllenwand auf, zum kontrollierten Ausströmen von Luft aus dem Raumbereich in die Umgebung. Eine mobile Filter-Ventilator-Einheit dient zur Herstellung von Reinstluft aus Umgebungsluft, die über eine Zuleitung aus reinraumtauglichem Material durch den oberen Hüllenwandbereich in den Raum derart einströmt, so dass sich innerhalb des Raumes eine vertikal nach unten orientierte Reinluftströmung ausbildet, die kontrolliert aus dem Raum nahe des Bodenbereiches wieder ausströmt. Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem vorstehend zitierten Stand der Technik gemäß der Druckschrift WO 2017/102568 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reinraumanordnung derart weiterzubilden, so dass es möglich sein soll, sowohl eine partikelfreie als auch trockene Reinraumatmosphäre zu schaffen, die möglichst schnell, flexibel und kostengünstig bereitgestellt werden soll. Insbesondere die Vermeidung und Beseitigung der in herkömmlichen Reinräumen vorhandenen Luftfeuchtigkeit, die insbesondere in der Batterieproduktion, der Halbleiterproduktion, der Entwicklung und Herstellung höchst sensibler technischer Oberflächen, wie beispielsweise in der Satellitentechnik und vieles mehr, von großem Nachteil ist, gilt es höchste Aufmerksamkeit zu widmen. Da der Bedarf und die Nachfrage an derartigen hochsensiblen Produkten erheblich über den vorhandenen Produktionskapazitäten liegen, gilt es, die diesbezüglichen produktionstechnischen Voraussetzungen zu schaffen und trockene und partikelfreie Reinraumbedingungen schnell und kostengünstig und möglichst vielerorts einsetzbar zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 12 ist ein Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele, zu entnehmen.
Die lösungsgemäße Reinraumanordnung nutzt die in der vorstehenden Druckschrift WO 2017/102568 A1 offenbarte mobile Reinraumanordnung, die eine erste Hüllenwandanordnung vorsieht, die mit einer an einem Bodenbereich mittel- oder unmittelbar angrenzenden, flexibel faltbaren Hüllenwand einen ersten Raum begrenzt und wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorrichtung aufweist. Zur Vermeidung von Partikelfreisetzungen durch die Hüllenwand in den ersten Raum ist die Hüllenwand aus wenigstens einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material gefertigt. Zudem ist eine mobile Filter-Ventilator-Einheit, kurz FVE, vorgesehen, die einen Lufteinlass- und einen Luftauslassbereich besitzt und außerhalb des ersten Raumes angeordnet ist. Zur Einspeisung von mittels der FVE herstellbaren Rein- oder Reinstluft dient eine aus reinraumtauglichem Material gefertigte Zuleitung, die den Luftauslassbereich der FVE mit dem von der Hüllenwandanordnung begrenzten ersten Raum fluidisch verbindet.
Ausgehend von dieser an sich bekannten Reinraumanordnung weist die lösungsgemäße Reinraumanordnung eine zweite Hüllenwandanordnung auf, die die erste Hüllenwandanordnung samt eines die erste Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raumes sowie der darin angeordneten FVE mit einer flexibel faltbaren Hüllenwand umschließt, die ausschließlich aus wenigstens einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichten Material gefertigt ist. Die gegen Feuchtigkeit diffusionsdichte Hüllenwand grenzt gleichsam der aus Reinraum-tauglichen Material gefertigte Hüllenwand der ersten Hüllenwandanordnung mittel- oder unmittelbar am Bodenbereich an, grenzt den Innenraum der zweiten Hüllenwandanordnung, d.h. der erste und zweite Raum, gegen die äußere atmosphärische Umgebung, ab. Die zweite Hüllenwandanordnung weist zudem gleichsam der ersten Hüllenwandanordnung wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der zweiten Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorrichtung auf. Auf diese Weise bildet die zweite Hüllenwandanordnung eine räumlich zur ersten Hüllenwandanordnung separate, eigenständig tragfähige Baueinheit.
Schließlich ist eine mobile Lufttrocknungs-Einheit, kurz LTE, mit einem in der Umgebung mündenden Lufteinlass sowie einem in den von der zweiten Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raum mündenden Luftauslass vorgesehen. Vorzugsweise ist die LTE in der Umgebung neben der zweiten Hüllenwand platziert.
Der lösungsgemäßen Reinraumanordnung zugrunde liegende Wirkprinzip besteht darin, innerhalb des von der zweiten Hüllenwandanordnung umschlossenen zweiten Raumes eine trockene Atmosphäre zu schaffen, vorzugsweise mit einer durch die Taupunkttemperatur beschreibbaren Trockenheit, die im Bereich zwischen -30°C und -70°C liegt, d.h. die im zweiten Raum enthaltene Restfeuchte beginnt erst bei den sehr niedrigen Taupunkttemperaturen zu kondensieren. Mit Ausnahme der geringen Restfeuchte weist die in den zweiten Raum mittels der LTE eingespeiste Luft im Wesentlichen die partikuläre Zusammensetzung der Umgebungsluft auf.
Aufgrund der gegen Feuchtigkeit diffusionsdichten Hüllenwand, deren Wasserdampfdurchlässigkeit gemäß DIN 53 122-2 vorzugsweise kleiner 0,1g H20/(m2 x 24 h) ist, aus der die zweite Hüllenwandanordnung gefertigt ist, können keinerlei Feuchtigkeitsanteile in den zweiten Raum gelangen, so dass die Ausbildung einer langzeitstabilen, trockenen Atmosphäre innerhalb des zweiten Raumes gewährleistet ist.
In einem nachfolgenden Schritt wird mittels der innerhalb des zweiten Raumes angeordneten FVE die abgetrocknete Umgebungsluft angesaugt und mittels entsprechender Filterung Rein- oder, je nach Anforderungen, Reinstluft erzeugt, die über eine Zuleitung in den von der ersten Hüllenwandanordnung umschlossenen ersten Raum zugeführt wird.
Um die anwederspezifischen Reinheitsanforderungen innerhalb des ersten Raumes gewährleisten zu können, sind sowohl die Zuleitung zwischen FVE mit dem ersten Raum sowie auch die den ersten Raum umschließende Hüllenwand aus reinraumtauglichem Material gefertigt, die je nach Anforderung den Reinheitsbedingungen der ISO-Klassen 1 bis 9 nach DIN ISO 14644-1 entsprechen.
Die lösungsgemäße Reinraumanordnung ist aufgrund der flexiblen und mobilen Ausgestaltungsform der ersten und zweiten Hüllenwandanordnung schnell und unkompliziert aufstellbar und somit auch kostengünstig bereitzustellen. So wird die erste Hüllenwandanordnung an einem geeigneten Ort aufgestellt, gleichsam der Errichtung einer Zeltkonstruktion oder einer eigenstabilen bzw. eigentragfähigen Hüllenwandbläh-Konstruktion, die den ersten Raum umschließt.
Anschließend wird die zweite Hüllenwandanordnung derart aufgestellt, dass sie die erste Hüllenwandanordnung berührungslos umschließt und mit dieser einen Zwischenraum, den sogenannten zweiten Raum, begrenzt. Nachfolgend erfolgt die Abtrocknung von Luft aus der an die zweite Hüllenwandanordnung unmittelbar angrenzenden Umgebung und Einspeisung der abgetrockneten Umgebungsluft in den zweiten Raum. Auf diese Weise wird eine trockene und partikelbehaftete Atmosphäre innerhalb des zweiten Raums geschaffen. Diese innerhalb des zweiten Raums abgetrocknete Umgebungsluft wird in einem zweiten Schritt genutzt, um diese zu reinigen und in Form einer gereinigten, trockenen Rein- oder Reinstluft in den ersten Raum, den Reinraum, nachfolgend einzuspeisen.
Vorzugsweise erfolgt das Abtrocknen der Umgebungsluft mittels Sorptionsunterstützter Kondensation zum Erhalt einer abgetrockneten Umgebungsluft, die einen Taupunkt zwischen -30°C und -70°C besitzt und die nachfolgend in den zweiten Raum durch die zweite Hüllenwandanordnung derart kontrolliert kontinuierlich oder zeitweise eingespeist wird, so dass sich innerhalb des zweiten Raumes ein Druck p2 ausbildet, der größer ist als der Umgebungsdruck p3.
Die sich innerhalb des zweiten Raumes befindliche abgetrocknete Umgebungsluft wird mittels einer FVE abgesaugt und im Wege einer ein- oder mehrfachen Filterung zum Erhalt einer gereinigten trockenen Luft gefiltert, die nachfolgend in den ersten Raum durch die erste Hüllenwandanordnung derart eingespeist wird, so dass sich innerhalb des ersten Raumes ein Druck p1 ausbildet, der größer als der Druck p2 im zweiten Raum ist. Durch Schaffung eines derartigen Druckgefälles vom ersten Raum über den zweiten Raum in die Umgebung ist sichergestellt, dass durch die Hüllenwände jeweils von außen nach innen keinerlei Stoffströmungen gelangen können, selbst im Falle einer lokalen Hüllenwandverletzung. Dies gewährleistet eine dauerhafte partikelfreie und trockene Luftqualität innerhalb des ersten Raumes. Grundsätzlich eignet sich die lösungsgemäß ausgebildete Reinraumanordnung für jegliche Produktions- und Forschungsbereiche mit Anforderungen an geringe Luftfeuchtigkeit und hohe Luftreinheit. Typische Branchen für die Nutzung derartiger Reinraumanordnungen sind Automotive, Mobiltelefon mit deren Batterieproduktion sowie entsprechender Forschung sowie Raumfahrt mit Herstellung und Test von Satelliten. Ebenso eignet sich die lösungsgemäße Reinraumanordnung für den Einsatz in Gebieten wie Optik, Lebenswissenschaften, Biochemie, Bioinformatik, Biologie, Biomedizin, Bioflüssig, Bio- und Gentechnologie, Ernährungswissenschaften, Lebensmitteltechnologie, Medizin, Medizintechnik, Pharmazie und Pharmakologie, Umweltmanagement und Umwelttechnik, Chemie, Automobil, Mikrosystemtechnik, Halbleitertechnik, Automatisierungstechnik und Energiewirtschaft.
Die Vorteile der lösungsgemäßen Reinraumanordnung gegenüber klassischen Trockenreinräumen betreffen eine erheblich schnellere Verfügbarkeit, signifikant geringere bauliche Aufwendungen bei gleichen oder höheren Qualitäten bezüglich Trockenheit und Reinheit bei der Schaffung einer trockenen Reinstluft-Atmosphäre innerhalb des Reinraumes.
Die lösungsgemäße Entkopplung von Trockenheit und Reinheit durch die Schaffung zweier gegenüber der Umgebung abgegrenzter Räume, bietet zudem einen weiteren technologischen Vorteil hinsichtlich zusätzlicher Nutzungsmöglichkeit der trockenen Atmosphäre innerhalb des zweiten Raumes.
Um eine zusätzliche thermische Entkopplung von der Umgebung zu schaffen, sieht eine weitere Ausführungsform eine wenigstens doppelwandige Ausbildung der zweiten Hüllenwandanordnung vor, bei der beide Hüllenwände einen Zwischenraum mit einer innen angebrachten Tragstruktur begrenzen, in dem zudem Unterdruckbedingungen herrschen, um die thermische Leitfähigkeit zu reduzieren und um so eine thermische Entkopplung zu ermöglichen. Da der Bedarf an schnell verfügbaren Trocken-Reinraumflächen bzw. Trocken- Reinräumen enorm ist und weiter zunehmen wird, besteht ein hohes wirtschaftliches Potential, um diese bestehende Bedarfslücke zu schließen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 schematisierte Darstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten Reinraumanordnung,
Fig. 2 Draufsicht auf eine lösungsgemäß ausgebildete Reinraumanordnung, Fig. 3 schematisierte Darstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten
Reinraumanordnung mit einer doppelwandig ausgestalteten zweiten Hüllenwandanordnung,
Fig. 4 mehrlagige Ausgestaltung der zweiten Hüllenwandanordnung und Fig. 5a, b weitere Ausführungsform zur Ausgestaltung der zweiten
Hüllenwandanordnung.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
Figur 1 zeigt eine Reinraumanordnung, die aus zwei separaten Hüllenwandanordnungen 1 , 2 zusammengesetzt ist.
Die zweite, äußere Hüllenwandanordnung 2 weist eine flexibel faltbare und zeltartig ausgebildete Hüllenwand 3 auf, die einen inneren Zwischenraum, den sogenannten zweiten Raum R2 nach Außen, d.h. zur Umgebung U begrenzt. Die Hüllenwand 3 der zweiten Hüllenwandanordnung 2 besteht aus einem diffusionsdichten Material, das diffusionsdicht gegenüber Feuchtigkeit ist. Das vorzugsweise Kunststofffolienartig ausgebildete, diffusionsdichte Material weist eine Wasserdampfdurchlässigkeit gemäß DIN 53 122-2 von vorzugsweise kleiner 0,1g H20/(m2 x 24 h) auf. Vorzugsweise ist die hochdichte Hüllenwand 3 aus einer wenigstens einseitig Metall-beschichteten Kunststofffolie gefertigt. Optional umfasst die zumindest einseitig Metall-beschichtete Kunststofffolie zwei oder mehr Schichten, wobei eine erste Schicht eine von einer zweiten Schicht unterschiedliche Eigenschaft aufweist. In einer Ausgestaltung weist die Hüllenwand 3 zumindest drei Schichten auf, wobei die Hüllenwand 3 zumindest eine Schicht aufweist, die aus einem Metall ausgebildet ist, wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Zink etc. Beispielsweise ist die Hüllenwand 3 als Pouch-Folie ausgebildet. Alternativ umfasst die Hüllenwand 3 zumindest eine zumindest bereichsweise Metall-beschichtete Kunststofffolie.
Die Hüllenwand 3 ist bis auf optional innerhalb der Hüllenwand 3 eingearbeitete Türen, Fenster oder Mediendurchführungen (nicht dargestellt) ansonsten vollständig geschlossen. Für einen eigenstabilen Aufbau der zweiten Hüllenwandanordnung 2 ist wenigstens ein sich am Bodenbereich 4 abstützendes Tragelement 5 und/oder wenigstens eine an der zweiten Hüllenwand 3 vorgesehene Aufhängungsvorkehrung 6 vorgesehen.
Der zweite Raum R2 verfügt über einen Lufteinlass 3“ sowie über einen Luftauslass 3‘. Der Lufteinlass 3“ ist über eine Luftleitung 7 mit dem Luftauslass einer Lufttrocknungseinheit LTE verbunden, die außerhalb des zweiten Raumes R2 in der atmosphärischen Umgebung U angeordnet. Die Lufttrocknungs-Einheit LTE vermag über ihren Lufteinlass 8 atmosphärische Umgebungsluft einzusaugen, abzutrocknen und als abgetrocknete Umgebungsluft über die Luftleitung 7 in den zweiten Raum R2 einzuspeisen. Ebenso wie die Hüllenwand 3 ist auch die Zuleitung 7 aus einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichten Material gefertigt.
Ferner ist an der Hüllenwand 3 ein Luftauslass 3‘ vorgesehen, vorzugsweise an einem zur Trockenlufteinspeisung in die äußere Hüllenwandanordnung 2 entfernt liegenden Hüllenwandbereich, der über eine Ableitung mit einem weiteren Lufteinlass 8‘ der LTE mit dieser verbunden ist. Auf diese Weise ist bezüglich der Trockenluftein- und ausspeisung in den und aus dem zweiten Raum R2 ein quasi geschlossener Trockenluftkreislauf geschaffen, um so den Trocknungsgrad innerhalb des zweiten Raumes R2 zum einen schnell zu erreichen und zum anderen mit möglichst geringem Energieaufwand langzeitstabil aufrecht zu erhalten. Der so geschlossene Trockenluftkreislauf ist durch die zusätzliche Ein- bzw. Zuspeisung von abgetrockneter Zuluft aus der atmosphärischen Umgebung über den Lufteinlass 8 der LTE lediglich quasi geschlossen. Bedarfsweise sind die Luftmengen, die durch die Lufteinlässe 8, 8‘ dem LTE zugeführt werden, regelbare bzw. aufeinander abstimmbar.
Die Lufttrocknungs-Einheit LTE stellt eine industrieübliche Luftaufbereitungs-Einheit zur Trocknung dar, die Zuluft aus der Umgebung U durch Kondensation, optional unterstützt durch Sorption, auf einen Trocknungsgrad abzutrocknen, so dass die in den zweiten Raum R2 zugeführte, abgetrocknete Zuluft einen Taupunkt zwischen -20C° und -80C° besitzt. Auf diese Weise bildet sich innerhalb des zweiten Raumes R2 eine trockene, jedoch partikelbehaftete Luftatmosphäre aus, die zudem einen gegenüber dem Umgebungsdruck p3 vorherrschenden Überdruck p2 besitzt.
Innerhalb der zweiten Hüllenwandanordnung 2 ist separat und beabstandet zu dieser eine weitere Hüllenanordnung, die sogenannte erste Hüllenanordnung 1 angeordnet, die gleichsam über eine flexibel faltbare, den inneren ersten Raum R1 unmittelbar zugewandte Hüllenwand 9 besitzt, die jedoch im Unterschied zur Hüllenwand 3 nicht diffusionsdicht, sondern aus einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material besteht, das einerseits über kein oder nur geringes Eigenemissionsverhalten von Partikeln und Fasern besitzt und andererseits die Möglichkeit einer Luftdurchströmung eröffnet.
Zum Zwecke der Herstellung einer trockenen Reinraumatmosphäre innerhalb des ersten Raumes R1 ist innerhalb des zweiten Raumes R2 eine Filterventilator-Einheit FVE angebracht, über deren Lufteinlassbereich 10 die sich innerhalb des zweiten Raumbereiches R2 enthaltene abgetrocknete Umgebungsluft angesaugt wird, die innerhalb der Filterventilator-Einheit FVE gereinigt und über deren Luftauslassbereich 11 und einer sich an diesen anschließenden Zuleitung 12 durch die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 in den ersten Raum R1 eingespeist wird. Vorzugsweise ist der Lufteinlassbereich 10 der FVE in räumlicher Nähe zum Ort der Trockenlufteinspeisung in den zweiten Raum R2 angeordnet. Der Reinheitsgrad der in den ersten Raum R1 eingespeisten abgetrockneten Reinluft ist je nach Anforderungen wählbar und entspricht vorzugsweise den in den ISO-Klassen
1 bis 9 nach DIN EN ISO 14644-1 vorgegebenen Reinheitsklassen. Um die darin definierten Reinheitsklassen innerhalb des ersten Raumbereiches R1 zuverlässig und möglichst langzeitstabil aufrechterhalten zu können, sind sowohl die Hüllenwand 9 als auch die Zuleitung 12, die den Luftauslassbereich 11 der Filterventil-Einheit FVE mit der ersten Hüllenwandanordnung 1 verbindet, aus reinraumtauglichem Material entsprechend den Normen DIN EN ISO 14644-14 und DIN EN ISO 14644-
15 gefertigt.
Die Einspeisung der abgetrockneten Rein- oder Reinstluft in den ersten Raum R1 erfolgt über ein im Deckenbereich der ersten Hüllenwandanordnung 1 angebrachtes Luftleitplenum 13, das mittels geeigneter Luftleitstrukturen die in das Luftleitplenum 13 eingeleitete trockene Rein- bzw. Reinstluft vertikal nach unten in Richtung des Bodenbereiches 4 verteilt. Vorzugsweise erfolgt die vertikal nach unten gerichtete Luftverteilung mit Hilfe des Luftleitplenums 13 möglichst flächig homogen, d.h. die vertikale nach unten orientierte Luftabströmung erfolgt vollflächig über die gesamte Abströmfläche des vertikal nach unten geöffneten Luftleitplenums 13.
Das Luftleitplenum 13 ist bis auf die Abströmfläche nach unten in den ersten Raum R1 luftdicht bzw. nahezu luftdicht ausgebildet.
Die erste Hüllenwandanordnung 1 bildet wie auch die zweite Hüllenwandanordnung
2 eine eigentragfähige, selbständige und separate Baueinheit, die ihrerseits entweder eine sich auf dem Bodenbereich 4 abstützende Tragstruktur 5‘ und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand 9 angebrachte Aufhängungsvorkehrung 6‘ aufweist.
Zur Minimierung von elektrostatischen Feldern bzw. Aufladungen ist die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 elektrostatisch ableitfähig ausgeführt und über einen Erdungspunkt 14 verbunden. In gleicher weise ist zur Minimierung von elektrostatischen Feldern bzw. Aufladungen der diffusionsdichten Hüllenwand 3 diese ebenfalls elektrostatisch ableitfähig ausgeführt und über einen Erdungspunkt 20 elektrisch verbunden.
Gleichsam der zweiten Hüllenwandanordnung 2 sieht auch die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 wenigstens eine Tür zum Betreten des ersten Raumes R1 vor. Optional können Fenster oder weitere Mediendurchführungen innerhalb der Hüllenwand 9 integriert sein, die nicht in Figur 1 dargestellt sind.
Zur Luftabführung der Rein- oder Reinstluft aus dem ersten Raumbereich R1 in den zweiten Raumbereich R2 ist die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 ganzflächig aus luftdurchlässigem reinraumtauglichem Gewebematerial gefertigt, d.h. aufgrund eines sich in dem ersten Raum R1 einstellenden Überdrucks p1 gegenüber dem Druck p2 im zweiten Raum R2 erfolgt eine ganzflächige Luftdurchströmung von trockener Reinluft durch die Hüllenwand 9 in den zweiten Raum R2. Zudem weist die Hüllenwand 9 vorzugsweise im bodennahen Bereich wenigstens eine Öffnung 15, vorzugsweise in Form eines um laufenden Bodenspaltes auf, über die bzw. den der größte Anteil der aus dem ersten Raum R1 in den zweiten Raum R2 gerichtete trockene Reinluft entweichen kann, siehe dort Luftabströmungspfeile. Somit zirkuliert die Luft zwischen beiden Räumen R2 und R1 , wobei sich statische Druckverhältnisse p1 , p2 zum Umgebungsdruck p3 dergestalt einstellen, so dass gilt, p1 > p2 > p3.
Somit ist sichergestellt, dass zum einen weder Luftfeuchtigkeit noch eine Partikelkontamination in den ersten Raum R1 eindringen bzw. erfolgen können, zum anderen ist sichergestellt, dass ein personen-, maschinen- oder prozessbedingter Feuchtigkeits- und/oder Partikeleintrag in den ersten Raum R1 gezielt vom ersten Raum R1 in den zweiten Raum R2 ausgetragen werden können. Durch die kontinuierliche Luftdurchströmung des ersten Raumes R1 mit der damit verbundenen kontinuierlichen Luftfilterung mit Hilfe der Filterventilator-Einheit FVE sowie der kontinuierlichen oder zeitweisen Trockenluft-Einspeisung mittels der Lufttrocknungs- Einheit LTE in den zweiten Raum R2 ist die Ausbildung und Aufrechterhaltung einer trockenen Reinraumatmosphäre innerhalb des ersten Raumes R1 gewährleistet. Figur 2 stellt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der lösungsgemäßen Reinraumanordnung dar. Die diffusionsdichte Hüllenwand 3 trennt den zweiten Raum R2 gegen die atmosphärische Umgebung U ab. Unmittelbar an der Hüllenwand 3 grenzt eine Trockenschleusenkammer 16 an, die sowohl von der Hüllenwand 3 als auch einer Kammerwand 17 begrenzt ist. Über eine erste, in der Hüllenwand 3 eingebrachte Schleusentür 18 ist ein Zugang aus der atmosphärischen Umgebung in die Trockenschleusenkammer 16 möglich. Über eine zweite in der Kammerwand 17 eingebrachte Schleusentür 19 ist ein Zugang zwischen dem zweiten Raum R2 und der Trockenschleusenkammer 16 möglich.
In dem in Figur 2 dargestellten Fall speist die LTE abgetrocknete Zuluft über die Zuleitung 7 durch den Lufteinlass 3“ in den zweiten Raum R2 ein. An der zur Einspeisestelle 3“ gegenüber liegenden Hüllenwand ist der Luftauslaß 3‘ vorgesehen, der über eine Zuleitung mit dem weiteren Lufteinlaß 8‘ der LTE verbunden ist. Zusätzlich sieht die LTE einen Lufteinlaß 8 zur Ansaugung von atmosphärischer Umgebungsluft vor. Je nach Bedarf können die über die Lufteinlässe 8, 8‘ der LTE zugeführten Luftmengen kontrolliert aufeinander abgestimmt eingestellt werden. So kann beispielsweise die atmosphärische Zuluft über den Lufteinlass 8 bedarfsweise vollständig gesperrt werden, so dass die Zulufteinspeisung und Luftabführung in und aus dem zweiten Raum R2 vollständig in einem geschlossenen Luftkreislauf geführt ist.
Im Inneren des zweiten Raumes R2 befindet sich die erste Hüllenwandanordnung 1 , deren luftdurchlässige Hüllenwand 9 den ersten Raum R1 gegenüber dem zweiten Raum R2 abtrennt. Zur Einspeisung abgetrockneter Rein- bzw. Reinstluft aus dem zweiten Raum R2 in den ersten Raum R1 dienen mehrere FVE, um so eine möglich stark ausgebildete Trockenluft-Reinluft-Einspeisung in den ersten Raum R1 zu ermöglichen.
Die in Figur 1 illustrierte Reinraumanordnung eignet sich insbesondere für jegliche Produktions- und Forschungsbereiche mit Anforderungen sowohl an geringe Luftfeuchtigkeit als auch hohe Reinheit. Typische Branchen für die Nutzung sind Automotive, Mobiltelefon-Fertigung sowie deren Batterieproduktion und Batterieforschung, Raumfahrt, insbesondere Herstellung und Tests von Satelliten.
Figur 3 zeigt eine Modifikation bzw. Ergänzung der in Figur 1 illustrierten Reinraumanordnung, deren zweite Hüllenwandanordnung 26, nicht wie in Figur 1 dargestellt, aus nur einer hochdichten Hüllenwand 3, die aus einem gegenüber Feuchtigkeit diffusionsdichtem Material besteht, sondern aus zwei flexibel faltbaren, gegenüber Feuchtigkeit diffusionsdichten zweiten Hüllenwänden 27, 28 besteht, die jeweils einen Zwischenraum 21 begrenzen, innerhalb dem eine die beiden zweiten Hüllenwände 27, 28 auf Abstand haltende und in Hüllenwand-Längsrichtung durchströmbare Tragstruktur 22 angeordnet ist. Der Zwischenraum 21 wird von beiden zweiten Hüllenwänden 27, 28 fluiddicht umschlossen, um auf diese Weise eine gegenüber der Umgebung U zusätzliche thermische Barrierefunktion zu schaffen. Insbesondere bei Applikation von Unterdrück innerhalb des Zwischenraums 21 fungiert die doppelwandige zweite Hüllenwandanordnung 26 als thermische Isolierschicht neben der bereits erläuterten lösungsgemäßen Diffusionsdichtheit gegenüber Feuchtigkeit. Der Unterdrück innerhalb des Zwischenraums 21 kann durch einmaliges Absaugen und nachfolgendes hermetisches Abdichten des Zwischenraumes 21 erfolgen oder wie in Figur 3 optional dargestellt, durch fluiddichten Anschluss an einer Unterdruckquelle 23. Die Unterdruckquelle 23 kann kontinuierlich, geregelt oder gesteuert betrieben werden, um für einen aktiv überwachten Unterdrück P4 innerhalb des Zwischenraums 21 zu sorgen.
In vorteilhafter Ergänzung ist an oder in der zweiten Hüllenwandanordnung 26 eine Sensoreinheit 24 zur Erfassung eines innerhalb des Zwischenraumes 21 herrschenden Druckes P4 und zur Erzeugung eines von dem Druck P4 abhängigen Sensorsignals angeordnet, das als Regel- oder Steuergröße für eine Regel- oder Steuereinheit 25 dient, die die Unterdruckquelle 23 entsprechend regelt bzw. steuert. Alle übrigen Komponenten die in Figur 3 dargestellt sind, sind bereits mit den Bezugszeichen versehen, die bereits i.V.m. Figur 1 erläutert worden, so dass auf eine wiederholte Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wird.
Figur 4 stellt eine weitere Ausführungsalternative für eine thermisch isolierende zweite Hüllenwandanordnung 26 dar, die aus drei flexibel faltbaren zweiten Hüllenwänden 27, 28, 29 besteht, die jeweils zwei Zwischenräume 21 , 21* einschließen, in denen jeweils eine durchströmbare Tragstruktur 22 eingebracht ist, um die jeweiligen zweiten Hüllenwände 27, 28, 29 mechanisch belastbar voneinander zu beabstanden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweils zweiten Hüllenwände 27, 28, 29 jeweils endseitig fluiddicht verbunden 30 und schließen jeweils den inneren Zwischenraum 21 , 21* hermetisch ab. Im Inneren der Zwischenräume 21 , 21* herrschen Unterdruckbedingungen, so dass die in Figur 4 schematisiert dargestellte Hüllenwandanordnung 2 über thermisch isolierende Eigenschaften verfügt.
Figur 5a zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform für eine thermisch isolierende, zweite Hüllenwandanordnung 26. Figur 5b zeigt einen Querschnitt durch die entsprechende Hüllenwandanordnung 26. Im Falle der Figur 5b besteht die zweite Hüllenwandanordnung 26 aus zwei voneinander beabstandeten jeweils diffusionsdichte Hüllenwände 27, 28, die jeweils einen Zwischenraum 21 begrenzen, innerhalb dem eine Tragstruktur 22 eingebracht ist. Aus Stabilitätsgründen und der Eröffnung einer möglichst großflächigen Ausbildung der zweiten Hüllenwandanordnung 26 sind jeweils beide zweite Hüllenwände 27, 28 durch arrayförmige Verbindungsbereiche 26 in Form von Sicken oder ähnlichen miteinander gefügt, um auf diese Weise einerseits die unterdruckbedingte auf die Tragstruktur 22 wirkende Flächenbelastung zu reduzieren, insbesondere bei der Ausbildung großflächiger zweiter Hüllenwandanordnungen 26 , zum anderen kann auf diese Weise die Eigentragfähigkeit der flächigen Hüllenwandanordnung verbessert werden. Die lösungsgemäße Reinraumanordnung ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Verfügbarkeit zudem mit geringen baulichen Aufwendungen bei gleichen oder höheren Qualitäten in Bezug auf die Bereitstellung eines trockenen Reinraumes. Durch die Entkopplung für die Erzeugung von trockener Luft sowie trockener reiner Luft ist eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit beim Betrieb der lösungsgemäßen Reinraumanordnung gewährleistet.
Bezugszeichenliste erste Hüllenwandanordnung zweite Hüllenwandanordnung Hüllenwand Außen ‘ Luftauslass “ Lufteinlass Bodenbereich
Tragelement ‘ Tragelement Aufhängungsvorkehrung ‘ Aufhängungsvorkehrung Luftauslass
Lufteinlass ‘ weitere Lufteinlass
Hüllenwand Innnen 0 Lufteinlassbereich 1 Luftauslassbereich 2 Zuleitung 3 Luftleitplenum 4 Erdungspunkt Hüllenwand Innen 5 Öffnung 6 Trockenschleusenkammer 7 Kammerwand 8 erste Schleusentür 9 zweite Schleusentür 0 Erdungspunkt Hüllenwand Außen 1 , 21* Zwischenraum 2 durchströmbare Tragstruktur 3 Unterdruckquelle 4 Sensoreinheit 25 Regel- oder Steuereinheit
26 zweite Hüllenwandanordnung
27, 28, 29 zweite Hüllenwände
30 hermetischer Abschluss
FVE Filter-Ventilator-Einheit
LTE Lufttrocknungs-Einheit
P1 ,P2,P3,P4 Druckwerte
R1 erster Raum
R2 zweiter Raum
U Umgebung

Claims

Patentansprüche
1. Reinraumanordnung mit einer ersten Hüllenwandanordnung (1 ), die einen ersten Raum (R1 ), der an einen Bodenbereich (4) mittel- oder unmittelbar angrenzt, mit einer flexibel faltbaren, dem ersten Raum (R1 ) unmittelbar zugewandten Hüllenwand (9), die ausschließlich aus wenigstens einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material gefertigt ist, gegenüber einem die erste Hüllenwandanordnung (1 ) umgebenden zweiten Raum (R2) abtrennt, sowie wenigstens ein sich am Bodenbereich (4) abstützendes Tragelement (5‘) und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand (9) vorgesehene Aufhängungsvorkehrung (6‘) umfasst, einer mobilen Filter-Ventilator-Einheit, kurz FVE, die einen Lufteinlass- (10) und einen Luftauslassbereich (11 ) besitzt und außerhalb des ersten Raumes (R1 ) angeordnet ist, sowie einer den Luftauslassbereich (11 ) und den von der ersten Hüllenwandanordnung (1 ) begrenzten ersten Raum (R1 ) verbindenden und aus reinraumtauglichen Material gefertigten Zuleitung (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Hüllenwandanordnung (2) vorgesehen ist, die die erste Hüllenwandanordnung (1 ) samt der im zweiten Raum (R2) angeordneten FVE mit einer flexibel faltbaren zweiten Hüllenwand (3) umschließt, die ausschließlich aus wenigstens einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichtem Material gefertigt ist, und gegenüber einer die zweite Hüllenwandanordnung (2) umgebenden Umgebung (U) abtrennt, und wenigstens ein sich am Bodenbereich (4) abstützendes Tragelement (5) und/oder wenigstens eine an der zweiten Hüllenwand (3) vorgesehene Aufhängungsvorkehrung (6) aufweist, und dass eine mobile Lufttrocknungs-Einheit, kurz LTE, mit einem in der Umgebung (U) mündenden Lufteinlass (8) sowie einem in den von der zweiten Hüllenwandanordnung (2) umgebenden zweiten Raum (R2) mündenden Luftauslass (7) vorgesehen ist.
2. Reinraumanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine luftdurchlässige reinraumtaugliche Material dazu geeignet ist einen Reinraum der ISO-Klassen 1 bis 9 nach DIN EN ISO 14644-1 unmittelbar zu begrenzen und die mobile FVE zur Herstellung von Reinstluft gemäß vorstehender DIN aus Umgebungsluft ausgebildet ist.
3. Reinraumanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine luftdurchlässige reinraumtaugliche Material ein strömungsdurchlässiges Textil mit einer Strömungsdurchlässigkeit im Bereich von 500 bis 9000 m3/m2h ist.
4. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ausschließlich aus wenigstens einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichtem Material gefertigte zweite Hüllenwand (3) eine Wasserdampfdurchlässigkeit gemäß DIN 53 122-2 von vorzugsweise kleiner 0,1g H20/(m2 x 24 h) besitzt.
5. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gegen Feuchtigkeit diffusionsdichte Material Kunststoff ist und die zweite Hüllenwand (3) wenigstens eine Kunststofffolie aufweist.
6. Reinraumanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie wenigstens einseitig metallisch beschichtet ist.
7. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (8) der mobilen LTE in der Umgebung (U) zur Einspeisung von atmosphärischer Umgebungsluft angeordnet ist, und dass die mobile LTE die atmosphärische Umgebungsluft durch den Lufteinlass (8) eingesaugt, abtrocknet und über den Luftauslass (7) in den zweiten Raum (R2) in Form trockener Abluft mit einem Taupunkt zwischen -20C° und -80C° einspeist.
8. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen FVE und LTE derart ausgewählt und aufeinander abgestimmt sind, dass sich innerhalb des ersten Raumes (R1 ) ein erster Druck p1 und innerhalb des zweiten Raumes (R2) ein zweiter Druck p2 ausbilden, und dass für p1 und p2 gilt: p1 > p2 > p3, wobei p3 dem atmosphärischen Umgebungsdruck entspricht.
9. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile FVE innerhalb des zweiten Raumes (R2) und die LTE in der Umgebung (U) angeordnet sind.
10. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, die erste Hüllenwandanordnung (1 ) wenigstens eine Tür (20) aufweist, die dem ersten Raum (R1 ) unmittelbar zugewandt ausschließlich aus wenigstens einem reinraumtauglichen Material gefertigt ist, und dass die zweite Hüllenwandanordnung (2) wenigstens eine diffusionsdichte Tür (18) aufweist.
11 . Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (1 ) und zweite Hüllenwandanordnung (2) als zwei separate und statisch unabhängige, eigentragfähige Baueinheiten ausgebildet sind.
12. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der ersten Hüllenwandanordnung (1 ) im Deckenbereich ein Luftleitplenum (13) angeordnet ist, in das die Zuleitung (12) des Luftauslassbereiches (11 ) der FVE mündet und das über Luftleitstrukturen verfügt, durch die die in das Luftleitplenum (13) eingeleitete trockene Reinstluft in Vorzugsrichtung des Bodenbereiches (4) leitbar ist.
13. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hüllenwandanordnung (2) eine Trockenschleusenkammer (16) vorsieht, die wenigstens zwei Türen (18, 19) besitzt, von denen wenigstens eine erste Tür (18) einen Zugang zwischen der Trockenschleusenkammer (16) und der Umgebung (U), und wenigstens eine zweite Tür (19) einen Zugang zwischen der Trockenschleusenkammer (16) und dem ersten Raum (R1 ) schaffen.
14. Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hüllenwandanordnung (26) wenigstens zwei voneinander beanstandete, flexibel faltbare, zweite Hüllenwände (27, 28) aufweist, die jeweils einen Zwischenraum (21 ) begrenzen, und dass in dem Zwischenraum (21 ) eine die beiden zweiten Hüllenwände (27, 28) auf Abstand haltende und in Hüllenwandlängsrichtung durchströmbare Tragstruktur (22) angeordnet ist.
15. Reinraumanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zwischenraum (21 ) eine Unterdruckquelle (23) fluiddicht verbunden ist.
16. Reinraumanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der zweiten Hüllenwandanordnung (26) eine Sensoreinheit (24) zur Erfassung eines innerhalb des Zwischenraumes (21 ) herrschenden Druckes (p4) und zur Erzeugung eines von dem Druck abhängigen Sensorsignals angeordnet ist, und dass eine Regel-oder Steuereinheit (25) vorgesehen ist, die auf der Grundlage des Sensorsignals die Unterdruckquelle (23) regelt oder steuert.
17. Reinraumanordnung nach einem der Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum (21 ) ein gegenüber einem in der Umgebung (U) herrschenden Druck p3 geringerer Druck p4 vorherrscht.
18. Reinraumanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass für den in dem Zwischenraum (21 ) herrschenden Druck p4 gilt: 10 Pa < p4 < 100 000 Pa.
19. Reinraumanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (21 ) hermetisch abgedichtet ist.
20. Reinraumanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum (21 ) Unterdrück oder Atmosphärendruck herrscht.
21 . Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei zweiten Hüllenwände (27, 28) wenigstens aus einem gegenüber Feuchtigkeit diffusionsdichten Material bestehen.
22. Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes, der einen ersten Raum (R1 ) einschließt in dem trockene Reinraumbedingungen vorherrschen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Aufstellen einer portablen ersten Hüllenwandanordnung (1 ), die den ersten Raum (R1 ) umschließt,
Aufstellen einer portablen zweiten Hüllenwandanordnung (2), die die erste Hüllenwandanordnung (1 ) berührungslos umschließt und mit dieser einen Zwischenraum, einen so genannten zweiten Raum (R2) begrenzt,
Abtrocknen von Umgebungsluft aus einer die zweite Hüllenwandanordnung
(2) angrenzenden Umgebung (U) und Einspeisen der abgetrockneten Umgebungsluft in den zweiten Raum (R2), sowie
Reinigen der abgetrockneten Umgebungsluft aus dem zweiten Raum (R2) und Einspeisen der gereinigten, trockenen Luft in den ersten Raum (R1 ).
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrocknen der Umgebungsluft mittels sorptions-unterstützter Kondensation erfolgt zum Erhalt abgetrockneter Umgebungsluft, die einen Taupunkt zwischen -20C° und -80C° besitzt, und dass das Einspeisen der abgetrockneten Umgebungsluft in den zweiten Raum (R2) kontrolliert kontinuierlich oder zeitweise zur Ausbildung eines Druckes p2 sowie einer vorgebbaren Trockenheit innerhalb des zweiten Raumes (R2) erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass abgetrocknete Umgebungsluft innerhalb des zweiten Raumes (R2) abgesaugt, mittels Filterung zum Erhalt von gereinigter trockener Luft, die nachfolgend in den ersten Raum (R1 ) eingespeist wird.
25 Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der abgetrockneten Umgebungsluft zum Erhalt von trockener Reinstluft erfolgt, die den Reinraumbedingungen nach den ISO-Klassen 1 bis 9 nach DIN EN ISO 14644-1 entspricht.
26 Verwendung der Reinraumanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , in wenigstens einem Gebiet der nachfolgenden Gebieten: Batterieproduktion und -forschung, Luft- und Raumfahrt, Optik, Lebenswissenschaften, Biochemie, Bioinformatik, Biologie, Biomedizin, Biophysik, Bio- und Gentechnologie, Ernährungswissenschaften, Lebensmitteltechnologie, Medizin, Medizintechnik, Pharmazie und Pharmakologie, Umweltmanagement und Umwelttechnik, Chemie, Automobil, Mikrosystemtechnik, Halbleitertechnik, Automatisierungstechnik und Energiewirtschaft.
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Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2664890A (en) 1953-01-06 1954-01-05 Wallace William Earle Oxygen therapy tent
DE3621452A1 (de) 1985-06-28 1987-01-08 Kajima Corp Reinraum
EP0450142A2 (de) * 1990-04-05 1991-10-09 Kabushiki Kaisha N.M.B. Semiconductor Reinluftraum für eine Halbleiterfertigungsanlage
EP0224505B1 (de) 1985-04-23 1994-06-01 Lone Star Medical Products, Inc. Isolator für chirurgie
CA2172929A1 (en) 1996-03-28 1997-09-29 Yoshimi Kano Portable enclosure system and method for providing a suitable breathing environment therein
US5726426A (en) 1992-09-09 1998-03-10 Ranks Hovis Mcdougall Limited Microwaveable food container with perforated lid
DE19836896A1 (de) 1998-06-26 2000-11-23 Yun Yuan Chu Klimatisierte Betthaube für ein Baby
US20020083653A1 (en) 1999-09-10 2002-07-04 Hilbert Clint J. Rapidly deployable protective enclosure
EP1229187A1 (de) 2001-02-05 2002-08-07 M. Schall GmbH + Co. KG Aufblasbares Zelt
US20040261324A1 (en) 2003-03-24 2004-12-30 Eugene Tewari Self contained living environment
US20050212415A1 (en) 2004-03-23 2005-09-29 Lg Electronics Inc. Organic electro-luminescence display device and method of fabricating the same
US6960236B1 (en) * 1999-11-12 2005-11-01 Daikin Industries, Ltd. Clean room
DE60307945T2 (de) 2002-08-02 2007-04-05 Edy S.R.L. Tragluftkonstruktion mit undurchlässigen Wänden, die die Ventilation ermöglichen
US20140148089A1 (en) 2012-11-23 2014-05-29 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd. Moving Device and Dust Cover
EP2601927B1 (de) 2011-12-06 2014-08-06 M. Schall GmbH + Co. KG Belüftungsvorrichtung für Reinräume sowie Reinraum mit einer solchen Vorrichtung
WO2017102568A1 (de) 2015-12-17 2017-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Mobile reinraumanordnung
KR102156840B1 (ko) * 2018-12-27 2020-09-16 주식회사 원방테크 국부 드라이룸 시스템

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2664890A (en) 1953-01-06 1954-01-05 Wallace William Earle Oxygen therapy tent
EP0224505B1 (de) 1985-04-23 1994-06-01 Lone Star Medical Products, Inc. Isolator für chirurgie
DE3621452A1 (de) 1985-06-28 1987-01-08 Kajima Corp Reinraum
EP0450142A2 (de) * 1990-04-05 1991-10-09 Kabushiki Kaisha N.M.B. Semiconductor Reinluftraum für eine Halbleiterfertigungsanlage
US5726426A (en) 1992-09-09 1998-03-10 Ranks Hovis Mcdougall Limited Microwaveable food container with perforated lid
CA2172929A1 (en) 1996-03-28 1997-09-29 Yoshimi Kano Portable enclosure system and method for providing a suitable breathing environment therein
DE19836896A1 (de) 1998-06-26 2000-11-23 Yun Yuan Chu Klimatisierte Betthaube für ein Baby
US20020083653A1 (en) 1999-09-10 2002-07-04 Hilbert Clint J. Rapidly deployable protective enclosure
US6960236B1 (en) * 1999-11-12 2005-11-01 Daikin Industries, Ltd. Clean room
EP1229187A1 (de) 2001-02-05 2002-08-07 M. Schall GmbH + Co. KG Aufblasbares Zelt
DE60307945T2 (de) 2002-08-02 2007-04-05 Edy S.R.L. Tragluftkonstruktion mit undurchlässigen Wänden, die die Ventilation ermöglichen
US20040261324A1 (en) 2003-03-24 2004-12-30 Eugene Tewari Self contained living environment
US20050212415A1 (en) 2004-03-23 2005-09-29 Lg Electronics Inc. Organic electro-luminescence display device and method of fabricating the same
EP2601927B1 (de) 2011-12-06 2014-08-06 M. Schall GmbH + Co. KG Belüftungsvorrichtung für Reinräume sowie Reinraum mit einer solchen Vorrichtung
US20140148089A1 (en) 2012-11-23 2014-05-29 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd. Moving Device and Dust Cover
WO2017102568A1 (de) 2015-12-17 2017-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Mobile reinraumanordnung
KR102156840B1 (ko) * 2018-12-27 2020-09-16 주식회사 원방테크 국부 드라이룸 시스템

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