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洁净室基础知识 / x T& t# L' O6 g' H$ R
洁净室定义 2 A& ?8 v, `4 }8 ?+ f+ Q
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。 ' G4 F5 ~6 [ I5 N, k' Q0 p
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。
+ {+ w! D4 N. R, M+ L4 I洁净室历史演进
/ {+ m3 g, d5 a0 K7 j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。 / a& }& F& _$ S" X) A9 Z' e
微尘粒子分布与控制
( b2 O$ ?: b4 c8 R) @空气中之粒子有如下列几种:
7 x' S. b: Y0 g1 ~/ I4 _1.微粒子,10μm以下不太容易沉降的粒子;
5 h0 @! I f! x; o+ q2.极微粒子,1μm以下几乎不可能沉降的粒子;
3 d+ U+ w. N* j3.生物粒子,有生命的粒子如花粉、孢子、细菌等;
* O2 B- u, m8 F% Z9 j; r4.纤维状粒子,长度为宽度10倍以上的粒子;
& O8 |0 K& T `$ Q; O5.浮游微粒子,浮游于气体或流体中的生物粒子; % B; d3 P. n" j- A5 G
6.离子粒子,具有正负电荷之分子或微粒子。
2 i c6 L% M0 B$ m& P0 }粒子的性质可将其归纳为下列几点:
1 b7 B6 G( y% V! ^7 S5 v- F1.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。 0 ^" \' W8 R B4 w
2.微小粒子依布朗运动而扩散;
) W0 O8 n# \/ }, x9 P3.生物粒子,有生命的粒子如花粉、孢子、细菌等; / h2 V- Y2 d- I/ _7 U# u! U
4.纤维状粒子,长度为宽度10倍以上的粒子; " S- i$ N, `8 l& b
5.浮游微粒子,浮游于气体或流体中的生物粒子; * F& {% h4 D7 Y/ J1 P
6.离子粒子,具有正负电荷之分子或微粒子 / \% @9 T0 G# F( p" H1 h. E/ ~
微粒子性质归纳为:
. }. Q' G8 q- R. m1.沉降视粒径大小而依牛顿、司托克斯等运动;
( H( k6 _& i3 u7 A2.微小粒子依布朗运动而扩散,且相互间有凝集效果;
- j {# ~8 N- }3.有光散乱效果; 5 e0 _% N; p, D
4.因爆炸、破碎、摩擦、放射线照射或放电而容易带电;
, `, R% Z+ J4 Z5 Z" Q1 g5.粒子会向低温方向移动;
3 H9 N e0 i% I9 P5 Q j7 [6.水滴附着则重力沉降较容易。 4 E$ N1 D) U! t: u7 Q& ^; H
洁净室适用范围
* U: v' g; ~/ p; m/ M4 i5 r洁净室之使用,大致可分为二类。 \! W5 O9 t! g8 B/ X& X$ c# R4 P7 r
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。
]& h, D. m9 E5 I7 d6 U$ S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。 3 C8 K. w+ E j5 W2 ^ \6 `, j$ |- Y
洁净室分类
$ `0 v1 _/ {$ v2 ]& J4 f; i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:
; V+ R2 F9 m9 |# h/ e6 W/ j+ x1.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。 , f6 [6 R$ h y- Y8 q4 B! M% L; ^
2.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。
' p D) |# H' Z# g* D) i# c% Z3.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。 % F* J" f1 T! d/ l5 x0 |
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