Die Erfindung betrifft ein Modul zum Aufbau einer Reinraumdecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bestimmte Produktionsverfahren, zum Beispiel der Mikroelektronik, der Feinwerkmechanik, der Optik oder der Pharmazie, benötigen reine, staubfreie Atmosphären, die durch reinraumtechnische Einrichtungen hergestellt werden. In der sogenannten Laminar-Flow-Technik wird die reine Atmosphäre erzeugt, indem hochgradig gefilterte Luft in turbulenzarmer Verdrängungströmung durch den Reinraum geführt wird.

In der in der EP-A-0 202 110 beschriebenen Reinraumanlage in Laminar-Flow-Technik wird Luft durch Ventilatoren unter Druck in eine Kammer zwischen einer Decke und einer aus Hochleistungsfiltern gebildeten Zwischendecke gefördert. Die durch die Hochleistungsfilter gereinigte Luft durchströmt den Reinraum vertikal nach unten, wird im Boden abgesaugt und über Seitenkanäle zu den Ventilatoren zurückgeführt. Bei dieser Anlage sind die reinraumtechnischen Einrichtungen fest installiert.

Da sich die Produktionsbedingungen in vielen Bereichen mit zunehmender Schnelligkeit ändern, ist man an einem schnell auf- und abbaubaren Reinraumsystem, mit dem neue Reinräume schnell gebildet, alte entfernt oder vorhandene vergrößert oder verkleinert werden können, interessiert.

Dies hat zur Entwicklung von Modulsystemen geführt.

Z.B. ist aus der EP-A-0 196 333 ein Reinraumsystem bekannt, das eine Zwischendecke mit einem Trägersystem und Deckenmodulen aufweist, die als Filter-Ventilator-Module, als Rückluftmodule und als Blindmodule ausgebildet sind. Durch unterschiedliche Anordnung der verschiedenen Deckenmodule werden Zonen unterschiedlichen Reinheitsgrades eingestellt.

Ein weiteres Reinraumsystem mit unterschiedlichen Deckenmodulen ist im Prospekt "Flexi-Reinraum" beschrieben. Dieses System ist ebenfalls nur dazu geeignet, in einem größeren Reinraum kleinere Zonen in Laminar-Flow-Technik mit höheren Reinheitsgraden, z.B. Klasse 100 oder darunter, einzurichten. Eine Anordnung mehrerer Reihen von Filter-Ventilator-Modulen (Filter-Fan-Modulen) ist schon aus Platzgründen nicht möglich.

Voraussetzung der laminaren Strömung im Reinraum ist eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung hinter den Hochleistungsschwebstoffiltern, die durch eine gleichmäßige Beaufschlagung der Filter zu erzeugen ist.

Die Hochleistungsschwebstoffilter haben sehr hohe Luftwiderstände, die die Strömungsgeschwindigkeiten erheblich reduzieren. Wirksam ist daher im wesentlichen nur der statische Druckanteil einer Luftströmung vor den Hochleistungsschwebstoffiltern.

Die Laminar-Flow-Technik erfordert demnach eine möglichst turbulenzarme Luftströmung mit möglichst hohem statischen Druckanteil in der Kammer vor den Hochleistungsschwebstofffiltern.

Eine turbulenzarme Strömung wird durch eine einseitige Luftzufuhr zu dieser Kammer vor den Hochleistungsschwebstoffiltern begünstigt. Der statische Druckanteil einer Strömung kann durch Umwandlung von dynamischem Druck in statischen Druck erhöht werden.

Eine solche Umwandlung wird erreicht, indem die Luft durch ein Kammersystem mit mehreren Kammern geführt und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird.

Ein solches Kammersystem weisen aus der DE-U 88 05 774 bekannte, sogenannte Tunnelmodule auf, die zur Bildung von Reinräumen in Laminar-Flow-Technik mit höchsten Reinheitsgraden aneinandergereiht werden.

Ein Tunnelmodul besteht aus einem Oberteil und zwei Seitenwänden. Das Oberteil weist ein Kammersystem mit einem Rücklufteinlaß, einem Ventilator und übereinanderliegenden Kammern auf, wobei die untere Kammer durch fliesenartig angeordnete Hochleistungsschwebstoffilter begrenzt wird. Die Luft wird durch das Kammersystem geführt und durch die Filter dem Reinraum zugeführt.

Bei der Führung der Luft durch das Kammersystem mit mehreren Kammern findet die gewünschte Umwandlung von dynamischem in statischen Druck und damit eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit vor den Hochleistungsschwebstoffiltern statt. Mit den Tunnelmodulen lassen sich kleinere und mittlere Reinräume schnell auf- und abbauen und vergrößern oder verkleinern. Insbesondere sind sie zum nachträglichen Einbau in vorhandene Gebäude geeignet. Bei Neubauten möchte man jedoch auf doppelte Wände, nämlich die der Tunnelmodule und die des Gebäudes, verzichten und sich nicht auf einen durch die Breite der Tunnelmodule begrenzten Reinraum beschränken.

Ein gattungsgemäßes Modul zum Aufbau einer Reinraumdecke ist aus der DE-OS 38 36 147 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Modul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu entwickeln, das bei guter Strömungsführung sowie bei möglichst geringer Bauhöhe und geringerem Gewicht über eine gute Schallreduzierung verfügt.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch fliesenartiges Aneinandersetzen der erfindungsgemäßen Module in einer Rahmenkonstruktion kann eine Reinraumdecke in Laminar-Flow-Technik aufgebaut werden. Die Module können zu einer Reinraumdecke beliebiger Größe zusammengesetzt werden, wobei der Austausch einzelner Module z.B. zur Wartung einfach möglich ist.

Durch die Rückluftöffnung in der Decke der Module wird die Rückluft aus dem Plenum zwischen Reinraumdecke und Gehäusedecke angesaugt und durch die mit Vorrichtungen zur Schallreduzierung versehene obere Kammer zum Ventilator geleitet. Die Größe der Rückluftöffnung ist so bemessen, daß einerseits die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu groß ist, was bei einer zu kleinen Öffnung der Fall wäre, und andererseits die Strecke in der oberen Kammer zur Schallreduzierung ausreichend lang ist.

Die Kombination von einer Schalldämmauskleidung in der oberen Kammer, Schalldämpfkulissen in der mittleren Kammer und einer Schallabsorptionsplatte in der unteren Kammer, ermöglicht eine gute Schallreduzierung bei geringerer Bauhöhe des Moduls und geringerem Gewicht der Schallschutzvorrichtungen verglichen mit den entsprechenden Größen des Tunnelmodules.

Durch den Austausch von Schalldämpfkulissen in der oberen Kammer durch Schalldämmauskleidungen und eine zusätzliche Schallabsorptionsplatte in der unteren Kammer kann die Höhe der oberen Kammer, die Höhe der Schalldämpfkulissen in der mittleren Kammer, damit die Höhe der mittleren Kammer und das Gewicht aller Schallschutzvorrichtungen verringert werden.

Geringere Höhe und geringeres Gewicht sind ein enormer Vorteil bei der Verwendung der Module zum Aufbau einer Reinraumdecke. Sie bedeuten geringere Anforderungen an die die Module tragende Rahmenkonstruktion.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 8 beeinflussen die durch die mittlere Kammer in die untere Kammer strömende Luft so, daß eine möglichst turbulenzarme Luftströmung mit möglichst hohem statischen Druckanteil in der Kammer vor den Hochleistungsschwebstoffiltern entsteht.

Die zur Öffnung hin abgerundete Schalldämpfkulisse gemäß Anspruch 2 verhindert, ebenso wie die in der Ecke zwischen oberen Zwischenboden und Seitenwand abgerundete obere Schalldampfkulisse gemäß Anspruch 3, Turbulenzen bei der Umlenkung der strömenden Luft von der mittleren Kammer durch die Öffnung in die untere Kammer.

Der wesentliche Vorteil der Merkmale der Ansprüche 4 bis 8 ist jeweils eine Verbesserung der möglichst verlustarmen Umwandlung von dynamischem Druck in statischen Druck.

Der wesentliche Vorteil eines aus zwei Teilen bestehenden Ventilators gemäß Anspruch 9, dessen Motor über Schwingungsdämpfer im Modul befestigt ist, ist, daß in einem Reinraum mit einer aus den Modulen aufgebauten Reinraumdecke kaum Vibrationen durch die Ventilatoren auftreten.

Außerdem fallen bei diesem Ventilator Strömungshindernisse durch z.B. Stehbolzen, die die Motorplatte mit der Einlaufdüse verbinden, weg.

Das Gleichrichteblech gemäß Anspruch 10 führt zu einer Vergleichmäßigung des Luftstromes in der oberen Kammer oberhalb des Ventilators.

Module gemäß Anspruch 11 sind besonders zum Aufbau einer Decke für Reinräume, in denen klimatisierte Luft benötigt wird, geeignet.

Die Erfindung wird anhand zweier, in der Zeichnung schematisch dargestellter Beispiele weiter erläutert.

Figur 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Modul des ersten Beispiels.

In Figur 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Figur 1 im Bereich um die die mittlere und die untere Kammer verbindende Öffnung dargestellt.

Figur 3 zeigt den der Figur 2 entsprechenden Ausschnitt für ein Modul des zweiten Beispiels.

Ein Modul zum Aufbau einer Reinraumdecke weist ein in etwa quaderförmiges Gehäuse mit rechteckigem Grundriß auf, wobei seine Decke 1, seine Seitenwände 2, 3 sowie die in der Zeichnung nicht sichtbaren, zur Zeichenebene parallelen Vorder- und Rückwand aus abgekanteten Blechen bestehen.

Das Modul ist durch zwei Zwischenböden 4, 5 in drei etagenartig übereinanderliegende, flache Kammern 6, 7, 8 unterteilt, die sich über die gesamte Breite (senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1) erstrecken. Die Kammerhöhen der drei Kammern 6, 7, 8 sind annähernd gleich groß. Die Kammern 6, 7, 8 sind durch wechselseitig angeordnete Öffnungen 9, 10 in den Zwischenböden 4, 5 miteinander verbunden.

Die obere Kammer hat in der Decke 1 eine mit einem Gitter oder einer Regelklappe abgedeckte Rückluftöffnung 11, die sich, ausgehend von der Seitenwand 3, über ein Fünftel bis ein Viertel der Länge des Moduls und über seine gesamte Breite erstreckt. Die Öffnung 9 des oberen Zwischenbodens 4 befindet sich in der Nähe der der Rückluftöffnung 11 gegenüberliegenden Seitenwand 2. Die Öffnung 10 des unteren Zwischenbodens 5 ist ein Spalt, der zwischen dem Rand des unteren Zwischenbodens 5, der nicht ganz an die Seitenwand 3 heranreicht, und der Seitenwand 3 freibleibt.

Die untere Kammer 8 wird nach unten durch drei aneinandergesetzte Hochleistungsschwebstoffilter 12 begrenzt, wobei die Hochleistungsschwebstoffilter 12 auf Abkantungen der Seitenwände 2, 3, der Vorder- und der Rückwand aufliegen. Die Hochleistungsschwebstoffilter 12 sind mit Dichtungen und Dichtmasse eingebaut.

In der mittleren Kammer 7 befindet sich ein Ventilator 13, der als gehäuseloser Radialventilator mit Außenläufermotor 15 ausgebildet ist und rückwärts gekrümmte Schaufeln 16 hat. Von oben auf die Einlaufdüse 14 gesehen ist seine Drehrichtung im Uhrzeigersinn. Der Ventilator 13 ist zweigeteilt, wobei seine Einlaufdüse 14 in der Öffnung 9 des oberen Zwischenbodens 4 sitzt und am oberen Zwischenboden 4 befestigt ist und sein Außenläufermotor 15 am unteren Zwischenboden 5 befestigt ist. Der Abstand der Ventilatorachse 17 von der ihr zunächstliegenden Seitenwand 5 entspricht etwa dem 0,8-fachen des Durchmessers des Ventilators 13. Ihr Abstand zur Vorderwand beträgt etwa 40 % der Breite des Moduls.

Der Außenläufermotor 15 des Ventilators 13 ist auf eine über vier Gummischwingelemente 18 an einem rechteckigen Rahmen 19 befestigte Platte 20 montiert. Der Rahmen 19 ist an vier Stellen in der Nähe der Seitenwand 2, der Vorder- und der Rückwand über kleine 5 mm dicke (in der Zeichnung nicht zu sehende) Plättchen auf dem Zwischenboden 5 festgeschraubt.

In der Decke 1 des Moduls befindet sich genau oberhalb der Einlaufdüse 14 eine weitere Öffnung 21 mit einem Stutzen 22, an dem eine Zufuhrleitung für klimatisierte Luft angeschlossen werden kann. Im Bereich der Öffnung 21 ist ein Teil der Decke 1 zur Wartung des Ventilators 13 abnehmbar.

In der oberen Kammer 6 sind die Decke 1, der obere Zwischenboden 4 und die Seitenwände 2, 3 mit einer Schalldämmauskleidung 23, z.B. Schalldämmplatten, die aus geschäumtem Kunststoff hergestellt werden und eine pyramiden- oder wabenförmige Oberfläche aufweisen, bedeckt.

Die Schalldämmauskleidung 23 reicht an der Decke 1 von der Rückluftöffnung 11 bis zur Seitenwand 2, wobei die Öffnung 21 ausgenommen ist, und auf dem oberen Zwischenboden 4 von der Seitenwand 3 bis nah an die Einlaufdüse 14. Die Dicke der Schalldämmauskleidung 23 beträgt etwa je ein Viertel der Höhe der oberen Kammer 6, so daß dazwischen ein Spalt verbleibt, dessen Höhe etwa die Hälfte der Kammerhöhe beträgt.

Mittig über der Einlaufdüse 14 befindet sich in der oberen Kammer 6 ein Gleichrichteblech 24, das parallel zur Vorder- und Rückwand steht. Es erstreckt sich von der Seitenwand 2 quer über die Einlaufdüse 14 bis etwas über deren Mitte hinaus.

In der mittleren Kammer 7 sind an den beiden Zwischenböden 4, 5, die die mittlere Kammmer 8 begrenzen, Schalldämpfkulissen 25, 26 befestigt, die sich vom Ventilator 13 in Richtung auf die Seitenwand 3 erstrecken. Die obere Schalldämpfkulisse 25 reicht bis zur Seitenwand 3, füllt die Ecke zwischen oberem Zwischenboden 4 und Seitenwand 3 und bedeckt die Seitenwand 3 bis auf Höhe des unteren Zwischenbodens 5. Die untere Schalldämpfkulisse 26 reicht bis zur Öffnung 10. Die Höhe H₁ der Schalldämpfkulissen 25, 26 an den Zwischenböden 4, 5 und die Höhe H₂ des zwischen ihnen verbleibenden Spaltes betragen je etwa ein Drittel der Kammerhöhe, wobei die Höhe H₂ des Spaltes etwas größer, z.B. um den Faktor 1,2, ist als die der Schalldämpfkulissen 25, 26. Die Breite der oberen Schalldämpfkulisse 25 beträgt an der Seitenwand 3 nur etwa ein Viertel ihrer Höhe am oberen Zwischenboden 4.

Durch einen schrägen Verlauf der Schalldämpfkulissen 25, 26 an ihren zum Ventilator 13 weisenden Enden öffnet sich der zwischen ihnen verbleibende Spalt zum Ventilator hin auf etwa doppelte Höhe. Die untere Schalldämpfkulisse 26 ist an ihrem zur Seitenwand 3 weisende Ende abgerundet, wobei der Querschnitt des Endes einen Halbkreis um einen auf halber Höhe H₁ liegenden Mittelpunkt M₁ bildet.

Die Schalldämpfkulissen 25, 26 weisen als Abdeckung ein glattes, abriebfestes Glasvlies auf und sind in ihrem Innern mit Mineralwolle gefüllt.

Zwischen dem Ende der unteren Schalldämpfkulisse 26 und der Seitenwand 3 befinden sich zwei nebeneinander angeordnete, von Vorder- zur Rückwand reichende Leitbleche 27, 28. Ihre Querschnitte beschreiben Kreisbögen, wobei der gemeinsame Mittelpunkt M₂ ihrer Kreisbögen zum Mittelpunkt M₁ etwas zum unteren Zwischenboden 5 hin verschoben ist.

Der Kreisbogen des vor dem Ende der unteren Schalldämpfkulisse 26 angeordneten Leitbleches 27 beginnt senkrecht oberhalb der Mittelpunkte M₁, M₂ im Spalt zwischen den Schalldämpfkulissen 25, 26 und verläuft durch die Öffnung 10 in die untere Kammer 8. Er bildet einen vollständigen Halbkreis, d.h. der in Figur 2 eingezeichnete α₁ zwischen einer horizontalen durch den Mittelpunkt M₂ gehenden Linie und dem Ende des Kreisbogens beträgt 90 °C.

Der Kreisbogen des zweiten Leitbleches 28 beginnt senkrecht oberhalb des Anfanges des Kreisbogens des ersten Leitbleches 27 und verläuft ebenfalls durch die Öffnung 10 in die untere Kammer 8. Er bildet jedoch nur einen etwa 120 °- Kreisbogen, d.h. der Winkel α₂ beträgt 40 °C, und endet etwas höher als der Kreisbogen des ersten Leitbleches 27 in der unteren Kammer 8.

Die Höhe H₃ des Spaltes zwischen unterer Schalldämpfkulisse 26 und Anfang des Leitbleches 27 beträgt etwa 20 bis 30 %, z.B. 25 %, und die Höhe H₄ des Spaltes zwischen unterer Schalldämpfkulisse 26 und Anfang des Leitbleches 28 etwa 50 bis 66 %, z.B. 58 %, der gesamten Höhe H₂ des Spaltes. Die Differenz zwischen dem Radius R₂ des Leitbleches 28 und dem Radius R₁ des Leitbleches 27 entspricht der Differenz zwischen Höhe H₄ und Höhe H₃.

Der untere Zwischenboden 5 ist in der unteren Kammer 8 mit einer Schallabsorptionsplatte 29 bedeckt. Die Schallabsorptionsplatte 29 erstreckt sich von der Seitenwand 2 bis in die Nähe der Öffnung 10, an die sie nicht heranreicht, in deren Richtung sie jedoch abgeschrägt ist. Die Schallabsorptionsplatte 29 besteht aus mehreren Schichten, z.B. aus einer aus Kunststoffschaum hergestellten Schicht und einer Bitumenschicht.

Die Strömungsrichtung der Luft ist durch Pfeile symbolisiert. Die freien Innenräume der oberen Kammer 6 und der mittleren Kammer 7 bilden einen haarnadelförmigen Luftkanal. Im Bereich der Seitenwand 3 ist der Luftkanal in der mittleren Kammer 7 durch die beiden Leitbleche 27, 28 in drei Kanäle verzweigt. Die Verzweigung setzt sich in der Öffnung 10 des unteren Zwischenbodens 5 und in einem kleinen, sich daran anschließenden Bereich der unteren Kammer 8 fort.

Zum Aufbau einer Reinraumdecke sind die Module über die gesamte Fläche der Reinraumdecke in einer gitterartigen Rahmenkonstruktion fliesenartig aneinandergesetzt.

Im Betrieb wird Rückluft aus dem Plenum zwischen Reinraumdecke und Gebäudedecke über die Rückluftöffnung 11 und die obere Kammer 6 sowie klimatisierte Luft über die Öffnung 21 angesaugt und über die mittlere und untere Kammer 7, 8 durch die Hochleistungsschwebstoffilter 12 dem Reinraum zugeführt. Die gereinigte Luft durchströmt den gesamten Reinraum laminar.

Ein Modul des Beipiels 2 unterscheidet sich von dem des Beipiels 1 darin, daß es nicht drei, sondern zwei Hochleistungsschwebstoffilter 12 aufweist. Sein Grundriß ist dementsprechend quadratisch und die Kammerlängen betragen nur noch zwei Drittel der Kammerlängen des Moduls des Beispiels 1. Breite und Höhe des Moduls und die Höhen der Kammern 6, 7, 8 entsprechen denen des Moduls des Beipiels 1.

In der mittleren Kammer 7 ist dagegen die Höhe H₂ des Spaltes zwischen unterer und oberer Schalldämpfkulisse 26, 25 kleiner als die Höhe H₁ der Schalldämpfkulissen 25, 26. Die Höhe H₂ beträgt in diesem Beipiel zwei Drittel der Höhe H₁.

Das Modul des Beipiels 2 unterscheidet sich von dem des Beipiels 1 auch darin, daß die Leitbleche 27, 28 nicht so weit in die untere Kammer 8 hineinragen wie bei diesem, wobei die Winkel α₁ und α₂ Werte von z.B. 40 °C und 20 °C annehmen. Die Höhe H₃ beträgt ebenfalls 25 % und die Höhe H₄ 50 % der gesamten Höhe H₂.