DE19538040C2 - Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenzarmen Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenzarmen Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume, bei der mindestens ein Lüfter zusammen mit einem Filter von Wänden einer Plenumkammer umschlossen ist, die mit ihrer Seite des Austrittes eines gereinigten Luftstromes an eine den lokalen Reinraum enthaltene Geräteeinheit gekoppelt ist.

Derartige technische Lösungen sind bei der Herstellung integrierter Schaltkreise anwendbar und beispielsweise aus der DE 35 13 902 A1 bekannt.

Sinkende Strukturbreiten und die Forderung nach steigender Gutausbeute führen zu ständig steigenden Anforderungen an die Reinraumbedingungen in der Umgebung der zu bearbeitenden Objekte.

Mit Einführung neuer Technologien, wie z. B. dem Einsatz von SMIF-Systemen (Standard Mechanical Interface), ist die Anwendung von lokalen Reinräumen verbunden, die an die verschiedenen Geräteeinheiten gekoppelt sind.

Der Übergang von großen Reinräumen, in denen ein vertikaler laminarer Luftstrom zur Aufrechterhaltung, der Reinraumbedingungen dient, zu kleinen lokalen Reinräumen, die häufig, mit einem horizontalen laminaren Luftstrom arbeiten, führt beim Einsatz bekannter technischer Lösungen zu überhöhten Geräteabmessungen.

Wurden zur Erzeugung von vertikalen Luftströmen die Luftaufbereitungsanlagen, bestehend aus Filter und Lüfter üblicherweise an der Decke bzw. über der Geräteeinheit angebracht, so erfordern lokale horizontale Luftströme deren Integration in die Geräte. Damit ergibt sich oft eine Vergrößerung der Aufstellfläche.

Zur Luftaufbereitung setzt z. B. die in der DE 35 13 902 A1 offenbarte Lösung einen in das Plenum integrierten Zentrifugallüfter ein, dessen Luft insgesamt parallel zu der Fläche der Filterelemente abgegeben wird. Den Zentrifugallüfter umgebende Leitflächen erzeugen eine Luftströmung von den Randflächen zur Mitte des Filters.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades durch eine verwirbelungsarme gleichmäßige Anströmung der Filterfläche sind in der DE 42 16 031 A1 Einlaßöffnung und Axiallüfter durch eine rohrförmige Ummantelung vom Plenum bis auf einen Luftaustritt in Strömungsrichtung getrennt. In den Luftstrom gestellte Luftleitbleche wirken rotatorischen Luftstromkomponenten entgegen.

Neben der für viele Anwendungszwecke noch zu großen Bautiefe beider Lösungen, erfordert die Anwendung von Luftleitblechen einen hohen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand, da einerseits eine genügende Stabilität der Luftleiteinrichtungen erreicht werden muß, um die Erzeugung von Schwingungen zu vermeiden, andererseits kommt es zu einer zusätzlichen Geräuschentwicklung an den Abreißkanten der Luftleitbleche.

Die teilweise Reduzierung der Bautiefe, die durch den Einsatz von Axiallüftern anstelle von Radiallüftern erreicht wird, ist in der Regel mit einem höheren Geräuschpegel verbunden, der sich natürlich störend auf das Bedienpersonal auswirkt.

Nach der DE-Offenlegungsschrift 21 38 985 ist eine Belüftungseinrichtung bekannt, bei der als Ventilator ein Radialflügelrad innerhalb einer Druckkammer mit zur Ebene des Filters senkrechter Achse angeordnet ist. Eine außenmittige Anordnung, des Radialflügelrades gegenüber dem Filter wird vorgeschlagen, wenn die Umgebungsluft aus einer zur Richtung des aus dem Filter austretenden Reinluftstromes entgegengesetzten Richtung angesaugt werden soll.

Eine derartige Anordnung ist auch dem Firmenprospekt BABCOCK-BSH Reinraumtechnik, Reine Arbeitszonen, eingegangen im Deutschen Patentamt am 27. Januar 1992, S. 004 bis 017 entnehmbar.

Alle genannten Lösungen haben den Nachteil, daß mit der bei lokalen Reinräumen üblichen Kopplung der Luftaufbereitungsanlagen an die Geräteeinheiten eine mögliche Schwingungsübertragung verbunden ist.

Besonders negativ wirkt sich diese Schwingungsübertragung bei bilderzeugenden oder -verarbeitenden Geräten und Inspektionsgeräten aus. Ohne aufwendige Maßnahmen zur Schwingungsisolation mit Problemen der Kopplung zum Gehäuse der Geräteeinheit und der Trennung der Umgebung vom eingeschlossenen Reinraum ist eine Arbeit mit diesen Geräten nicht gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Bautiefe der Luftaufbereitungsanlage weiter zu verringern und außerdem in einfacher Weise eine Schwingungsübertragung von den luftstromerzeugenden Mitteln auf die zu versorgende Geräteeinheit weitgehend zu vermeiden.

Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenzarmen Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume, bei der mindestens ein Lüfter zusammen mit einem Filter von Wänden einer Plenumkammer umschlossen ist, die mit ihrer Seite des Austrittes eines gereinigten Luftstromes an eine den lokalen Reinraum enthaltene Geräteeinheit gekoppelt ist, dadurch gelöst, daß an jedem Lüfter angebrachte Halte- und Befestigungselemente abgedichtet und schwingungsisoliert aus der Plenumkammer herausgeführt und an einem Grundgestell außerhalb der Plenumkammer befestigt sind.

Vorteilhafterweise ist das Grundgestell gleichzeitig Träger der den lokalen Reinraum enthaltenden Geräteeinheit, wobei zwischen dem Grundgestell und der Geräteeinheit ein Schwingungsisolationssystem vorgesehen ist.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die der Seite des Auslasses des gereinigten Luftstromes gegenüberliegende Wand der Plenumkammer zu einer Seite (6) des Eintrittes ungereinigter Luft am Filter benachbart ist und einen Raum zu diesem freiläßt, der als Stauraum mit dem übrigen Raum der Plenumkammer in Verbindung steht.

Zur Reduzierung der Bautiefe ist der Lüfter dem Filter in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes benachbart.

Anstatt des Einsatzes eines Lüfters kann auch dem Filter in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes mindestens ein Paar von Lüftern benachbart sein.

Werden zwei oder mehrere Lüfter eingesetzt ist es von Vorteil, wenn der als Stauraum freigelassene Raum entsprechend der Anzahl der Lüfter in Teilräume geteilt ist, die von der Wand der Plenumkammer und Abschnitten der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft gebildet sind, wobei die Trennung an der Seite des Austrittes des gereinigten Luftstromes aufgehoben ist.

Mit der Einrichtung ist die Schwingungsisolation des Lüfters gegenüber dem lokalen Reinraum und der darin angeordneten Baueinheiten ohne größeren Aufwand möglich, und auch der durch Relativbewegungen des schwingungsisolierten Geräteteiles erforderliche Freiraum ist ohne die geometrische Vergrößerung der Filter-Lüfter-Einheit verfügbar.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Filter-Lüfter-Einheit, gekoppelt an eine Geräteeinheit mit lokalem Reinraum

Fig. 2 eine Filter-Lüfter-Einheit mit einer schwingungsisolierten Kupplung an die Geräteeinheit mit dem lokalen Reinraum

Fig. 3 eine Filter-Lüfter-Einheit mit einem Lüfterpaar

Gemäß Fig. 1 umschließen die Wände einer Plenumkammer 1, die von einem Grundgestell 2 getragen wird, einen Lüfter 3 und ein Hochleistungsschwebstoffilter 4. Bis auf eine Einlaßöffnung 5 in einer der Wände, an die der Lüfter 3 angeschlossen ist und die die Luftzufuhr aus dem umgebenden Raum ermöglicht, ist die Plenumkammer 1 gegenüber der Umgebung lufttechnisch dicht abgeschlossen. Das Hochleistungsschwebstoffilter 4 weist eine Seite 6 zum Eintritt ungereinigter Luft auf und umschließt mit einer gegenüberliegenden Seite 7 zum Austritt eines gereinigten Luftstromes 8 eine Auslaßöffnung 9. Dadurch kann der Eintritt der gereinigten Luft in eine, mit der Plenumkammer 1 über Dichtungselemente 11 gekoppelte Geräteeinheit 10 zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines lokalen Reinraumes nur über das Hochleistungsschwebstoffilter 4 entsprechend seinem Abscheidegrad erfolgen.

Die Anordnung des Lüfters 3, der in diesem Ausführungsbeispiel als Radiallüfter ausgebildet ist, erfolgt zur Reduzierung der Bautiefe der Filter-Lüfter-Einheit in unüblicher Weise in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes 8 benachbart zum Hochleistungsschwebstoffilter 4.

Die der Auslaßöffnung 9 gegenüberliegende Wand der Plenumkammer 1 läßt zu der Seite 6 für den Eintritt der ungereinigten Luft einen Raum 12 frei, der mit dem übrigen Raum der Plenumkammer 1 in Verbindung steht. Der freigelassene Raum 12 ist der Bereich der Plenumkammer 1, der als Stauraum vorwiegend zur Ausbildung des Plenums dient, so daß eine örtlich weitgehend gleichmäßige Durchströmung des Hochleistungsschwebstoffilters 4 und damit verbunden eine turbulenzarme Verdrängungsströmung am reinluftseitigen Austritt des gereinigten Luftstromes 8 gewährleistet ist.

Die die Bautiefe begrenzenden Merkmale sind die Dicke des Hochleistungsschwebstoffilters 4 und die erforderliche Breite des Raumes 12, der so dimensioniert sein muß, daß die Eigenschaften eines Plenums erhalten bleiben. Eine Reduzierung bis zu 40% gegenüber herkömmlichen Anordnungen ist möglich.

Durch eine entsprechende Auswahl von Lüfter und Filter, deren Größe und Geometrie an die Forderungen des lokalen Reinraumes angepaßt werden können, ist eine Variation der Filter-Lüfter-Einheit in weiten Grenzen möglich.

In der Ausführung gemäß Fig. 2 ist der Lüfter 3 schwingungstechnisch von den Wänden der Plenumkammer 1 getrennt. Zu diesem Zweck sind schwingungsdämpfende Dichtungselemente 13 an der Einlaßöffnung 5 und ein schwingungsisolierter und zur Vermeidung von Druckverlusten gegenüber der Umgebung, luftdichter Austritt 14 einer an dem Grundgestell 2 befestigten Halterung 15 für den Lüfter 3 vorgesehen.

Im Bereich der Auslaßöffnung 9 ist die Filter-Lüfter-Einheit mit der Geräteeinheit 10 direkt oder mit Dichtungselementen 11 verbunden. Die Geräteeinheit 10 verfügt über ein eigenes Schwingungsisolationssystem 10, das sich auf dem Grundgestell 2 abstützt.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist in einer Plenumkammer 16 mit Einlaßöffnungen 17, 18 und einer Auslaßöffnung 19 einem Filter 20 in einer Richtung senkrecht zur Richtung, eines gereinigten Luftstromes 21 ein Paar von Lüftern 22, 23 benachbart. Die von jedem Lüfter 22, 23 angesaugte Luft ist auf durch Trennwände 24, 25 geteilte Teilräume 26, 27 gerichtet, die von der Wand der Plenumkammer 16 und Abschnitten 28, 29 der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft gebildet sind. In dieser Anordnung, die nicht auf ein Paar von Lüftern beschränkt sein muß, erzeugt jeder Lüfter sein eigenes Plenum. Da reinluftseitig keinerlei Trennung mehr vorhanden ist, wird eine einzige laminare bzw. turbulenzarme Strömung erzeugt.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenzarmen Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume, bei der mindestens ein Lüfter zusammen mit einem Filter von Wänden einer Plenumkammer umschlossen ist, die mit ihrer Seite des Austrittes eines gereinigten Luftstromes an eine den lokalen Reinraum enthaltene Geräteeinheit gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Lüfter (3, 22, 23) angebrachte Halte- und Befestigungselemente (15) abgedichtet und schwingungsisoliert aus der Plenumkammer (1, 16) herausgeführt und an einem Grundgestell (2) außerhalb der Plenumkammer (1, 16) befestigt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgestell (2) gleichzeitig Träger der den lokalen Reinraum enthaltenden Geräteeinheit (10) ist, wobei zwischen dem Grundgestell (2) und der Geräteeinheit (10) ein Schwingungsisolationssystem (30) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Seite des Auslasses des gereinigten Luftstromes Gegenüberliegende Wand der Plenumkammer (1, 16) zu einer Seite (6) des Eintrittes ungereinigter Luft am Filter (4, 20) benachbart ist und einen Raum (12, 26, 27) zu diesem freiläßt, der als Stauraum mit dem übrigen Raum der Plenumkammer (1, 16) in Verbindung, steht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (3) dem Filter (4) in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes (8) benachbart ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Filter (20) in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes (21) mindestens ein Paar von Lüftern (22, 23) benachbart ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Stauraum freigelassene Raum entsprechend der Anzahl der Lüfter (22, 23) in Teilräume (26, 27) geteilt ist, die von der Wand der Plenumkammer (16) und Abschnitten (28, 29) der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft gebildet sind, wobei die Trennung an der Seite des Austrittes des gereinigten Luftstromes aufgehoben ist.