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洁净室基础知识
& K# ~. ? ^' _" I6 t* ~洁净室定义 ) R t1 r* Q" d
洁净室又叫无尘室或清净室,为将一定空间范围之空气中的微尘粒子、有害空气、细菌等之污染物排除,并将室内之温湿度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内,而所给予特别设计之房间。
9 X* x9 Q0 ~3 b5 D洁净室必须具备以下条件:空气中飘游微尘离子之去除;微尘粒子产生之防止;温度和湿度之控制;压力之调节;有害气体之排除;结构与隔间之气密性良好;静电之防制;电磁干扰之预防;安全因素之考虑;节能之考量。
t# C' C; u8 w& [; f! k洁净室历史演进 ( I; J4 [' F- g5 u
二次世界大战时美国空军发现大部分飞机零件故障之原因,乃因粉屑、灰尘等之污染所引起,因此选择浮游灰尘较少之场所进行加工及组合以减小故障率,此为洁净室观念之起源。1958年美国为了开始太空科学之研究,开始做洁净室之研究,并于1961年完成有关美国空军之洁净室规格。 9 I+ ~! e& V6 _9 b- p. U3 I
微尘粒子分布与控制 8 [" D4 R% e. d5 a" p' y
空气中之粒子有如下列几种:
" e& S7 D' v& p5 r8 x- p1.微粒子,10μm以下不太容易沉降的粒子;
$ m* { r5 x' g6 N3 G2.极微粒子,1μm以下几乎不可能沉降的粒子; - D9 s. Z: F; i: s7 \. h# p$ V9 f2 \
3.生物粒子,有生命的粒子如花粉、孢子、细菌等;
B' `1 ~+ y6 d" T5 E4.纤维状粒子,长度为宽度10倍以上的粒子; - m& Z1 V: \6 l% n0 l
5.浮游微粒子,浮游于气体或流体中的生物粒子; % R$ _. }# ?+ {. u0 X0 ~* h
6.离子粒子,具有正负电荷之分子或微粒子。
: D$ N. |3 c) C粒子的性质可将其归纳为下列几点: 9 z' u# L+ H& c: o# y
1.沉降视粒径大小而依牛顿(约1000μm以上的粒子)、艾伦(50~1000μm之间的粒子)、司托克斯(5~50μm之间的粒子)、卡林克母(0.07~5.00μm之间的粒子)、布朗(0.07μm以下的粒子)法则而运动,司托克斯定律为这些粒子的沉降速度随粒子大小的平方而变化。 - e. n3 Z3 _+ u1 I8 v
2.微小粒子依布朗运动而扩散; ! b- d7 c- ~! P, ?- `$ ]
3.生物粒子,有生命的粒子如花粉、孢子、细菌等;
5 P+ G) W; }8 e' E& j4.纤维状粒子,长度为宽度10倍以上的粒子; 4 H6 ~! q; Q- S K! y
5.浮游微粒子,浮游于气体或流体中的生物粒子;
5 B/ R `3 w$ L7 S d4 I5 R/ J: N: K6.离子粒子,具有正负电荷之分子或微粒子
k, B% }, a3 p+ e2 n微粒子性质归纳为:
6 A9 x& R, a( T! u$ [! t9 w' ?/ ~1.沉降视粒径大小而依牛顿、司托克斯等运动; 0 t5 ^- C7 q; X% ?* w: E
2.微小粒子依布朗运动而扩散,且相互间有凝集效果; ) p/ I9 s# W. q% Z" M
3.有光散乱效果; 4 _+ y3 T+ r3 @+ ?$ F) x) p
4.因爆炸、破碎、摩擦、放射线照射或放电而容易带电; ' F! p$ f5 C7 i( H- p3 V$ y
5.粒子会向低温方向移动;
k1 {, U6 a! c( r; h5 @( t/ h6.水滴附着则重力沉降较容易。 1 H7 ^9 ^" q; v+ F; ^
洁净室适用范围
: l3 O0 ?9 `. q% A洁净室之使用,大致可分为二类。
0 B, \; ~" J: P4 p% H* H工业用洁净室简称I.C.R,以半导体、电子工业、光学机器、精密机械、精致涂装、新素材及航空等为范围,主要控制尘埃粒子。优点有三:1.提高品质及良率;2.节省产品工时及成本;3.降低维修费用。该类洁净室一般具有正压式洁净环境。
6 J- B& y, e: K, e生化及医药用洁净室简称B.C.R,以制药、医学、遗传基因产业、生命科学、医疗设施、食品及生物实验室等范围,主要控制生物粒子及尘埃。优点有三:1.防止细菌感染;2.提高食品、药物品质;3.延长食品及药物之储存期限。有害生物实验室必须采用负压式洁净室。 , w, z9 |# P$ h! w
洁净室分类 5 c& D+ T) K. N4 y( D7 e
洁净室依空气流动方式和使用环境、场所或目的之不同,而作如下之分类:
- M, n U" W; o& y* r' [0 \5 ^1.乱流式,空气有空调箱经风管与洁净室内之空气过滤器进入洁净室,并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而成不规则之乱流或涡流状态。此型式适用于洁净等级1000~100000级,其优点是构造简单、系统建造成本低,洁净室之扩充比较容易,特殊情况下可提高洁净室等级;其缺点是因乱流而不易排出空间漂浮之粒子,停转后再启动需耗相当长时间才能满足洁净需求。
/ s, t2 T$ o! j$ Q8 C* T! G- d2.层流式,空气由覆盖率100%之过滤器进入室内,并由两侧隔墙板或高架地板回风。气流成一均匀之直线形。此型式适用于洁净等级1~100级,分水平层流式和垂直层流式两种。水平式空气自过滤器单方向吹出,又对面墙壁之回风系统回风,尘埃随风排到室外,一般下流侧污染较重,其优点是构造简单,运转短时间后即可稳定;其缺点是建造费用比乱流式高,室内空间不易扩充。垂直式空气完全以HEPA过滤器覆盖的天花上往下吹,其优点是管理容易,运转短时间后即可稳定,不易为作业人员影响;其缺点是够在费用较高,弹性利用空间较困难,吊架空间大,维修更换过滤器较麻烦。
( Y: h% W0 p' w* F4 [. u3.复合式,将乱流式及层流式予以复合或拼用,可提供局部超洁净之空气,有三种型式:洁净隧道、洁净管道和拼装局部洁净室。
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