【徹底解説】何謂無塵室?
要求的
等級・服装・換氣次數

何謂無塵室?

無塵室(clean room)是指,確保了空氣潔淨度的房間。也稱為防塵室。
電子工程、生命科學、醫療、食品工業等都有各自所需的規格,並且有不同類型的無塵室與這些要求相對應。
此外,無塵室的定義是『空氣中漂浮的微粒和微生物被控制在規定的潔淨度等級以下,供應到該空間的材料、化學品、水和其他材料,除了雜質、髒汚以外,盡量不要帶進來其他髒汚。』
(引自汚染控制術語 JIS Z8122 4001)
 

1.無塵室的組成

為了維護無塵室環境

・禁止帶入異物
・禁止產生
・禁止堆積
・排除
必須堅守以上4個原則。
首先,為防止異物的引入或產生,基本上所有的設備和材料都需要清潔。人在進出時,會進行空氣沖洗,以確保不會帶入任何髒汚或細菌。

此外,為了防止異物堆積,易於清潔的結構非常重要。盡可能減少凹凸,創造一個不會堆積髒汚的環境。 萬一發生異物進入或產生的情況可以立即排除,需要在灰塵產生區域附近建置排氣的機構以及不會阻礙室內氣流的結構。除了空調設備和除塵設備外,還需要可以控制各個裝置的設備。此外,為了避免灰塵或髒汚被靜電吸引,需要有能消除靜電和控制室內壓力的系統。

無塵室是密閉的,潔淨的空氣由安裝在天花板上的HEPA過濾器或ULPA過濾器等高性能過濾器和風扇所組成的風扇過濾器模組來提供。

透過在地板或牆壁附近建立排氣路徑,將無塵室內含有懸浮物的空氣強制排出。此外,無塵室在構造上內部形成了比外部壓力更高的正壓,可以防止空氣從外部進入。
クリーンルームの仕組み

無塵室的組成

無塵室依氣流方式可分為單向流類型和非單向流類型。

單向流類型(垂直方式)

單向流方式其空氣沿著一個方向流動,可分為垂直層方式和水平層方式。垂直層方式在整個天花板上安裝高性能過濾器,並將清潔空氣垂直引導至地板。

水平層方式是在整面牆壁上安裝高性能過濾器,使潔淨空氣水平流動的方式。

單向流方式的優點是懸浮物很難殘留在無塵室中,以獲得較高的潔淨度。 其中,垂直層方式可以高度的潔淨等級,用於美國聯邦規格Class 1~100的潔淨度等級,主要用於半導體工廠以及一些精密設備工廠。水平層方法主要用於Class 100~1000級的無塵室,如精密機器工廠等。

但是,單向流方式的缺點是初始成本和運作成本較高,且無塵室難以擴展。

一方向流方式(垂直層方式)

非單方向流方式(亂流方式)

非單向流方式又稱為亂流方式,在部分天花板或牆壁上安裝高性能過濾器,在其他天花板或牆壁上安裝排氣口的方法。非單向流方式主要用於Clas1000潔淨度以上的無塵室。
非單向流方式因為會產生氣流停滯的區域,潔淨度不如單向流方式。另一方面,有初始成本較低、運作成本較低、管理較容易的優點。
非一方向流方式(乱流方式)

2.無塵室管理的潔淨度

無塵室內的清潔度,根據規格設置了基準。潔淨度以1㎥空氣中0.1μm以上的粒子數的指數來表示,以粒子的大小和數量來劃分等級。清潔度等級如下表所示。

清浄度
等級
(ISO)

大於下列目標粒徑的上限粒子數濃度(個/㎥)

美國聯邦規格
209E洗浄度
等級
(已廢止)
0.1μm 0.2μm 0.3μm 0.5μm 1.0μm 5.0μm
1 10 2          
2 100 24 10        
3 1,000 237 102 35     1
4 10,000 2,370 1,020 352 83   10
5 100,000 23,700 10,200 3,520 832   100
6 1,000,000 237,000 102,000 35,200 8,320 239 1,000
7       352,000 83,200 2,930 10,000
8       3,520,000 832,000 29,300 100,000
9       35,200,000 8,320,000 293,000  

 

 

對應Class的用途舉例

 

引進無塵室的優點・缺點

無塵室對半導體工廠、精密機器工廠、製藥工廠等來說是不可或缺的。在工廠中導入無塵室的優點是更容易維護和管理質量,以便能提供穩定的產品。導入無塵室來維持潔淨的環境,具有防止異物進入、降低產品不良率的效果。

在無塵室中製造產品的另一個好處是,能增加產品在客戶公司和消費者中的信賴,並提高公司的形象。

另一方面,無塵室的缺點是需要初始安裝成本和運作成本。 為了保持清潔,必須日夜24小時運轉。


無塵衣

無塵衣是防止附著在作業員身上的灰塵、髒汚洩漏到無塵室的專用工作服。無塵衣或無塵室衣以外也稱為潔淨服、防塵服、防塵衣、無塵服等。

在無塵室中穿無塵衣
如果穿著普通的工作服,身體和工作服上的灰塵或髒汚就會釋放到無塵室中,成為汚染源。無塵室異物的分析中表示,大部分的異物都是附著在作業員身上。
因此,穿著無塵衣可以防止灰塵或髒汚從作業員的身體或衣服上釋放出來,保持無塵室的清潔。另外,為了防止異物進入和靜電的產生也會穿著無塵衣。

穿著符合清潔等級的無塵衣
無塵衣、帽子、過膝長襪等必須符合清潔等級。一般來說,以美國聯邦規格,建議的無塵衣對於「Class 1/Class 10」、「Class 100/Class 1,000」和「Class 10,000/Class 100,000」皆不同。

需要注意的是,名稱會根據國家/地區的規格而有所不同。根據美國聯邦規格,每1立方英尺存在的大於 0.5 μm 的粒子數量,從Class 1~100,000 級分為六個等級。1立方英尺中有 100 個顆粒,稱為「Class 100 」。日本 JIS 和國際標準 ISO下,表示每1立方英尺存在大於 0.1 μm 的粒子數量。JIS是從Class 1〜Class 8的8個等級,JIS「Class 5」相當於美國聯邦標準的「Class 100」。
目前,根據美國聯邦標準,通常使用「Class 100」「Class 1000」等名稱,但從事更精密製造的公司也使用JIS和ISO的「Class 2」「Class 3」。 在選擇無塵衣時,請務必確認所需的清潔度(等級)標準。


適合無塵室的換氣方法

換氣方法分為2種。

1.機械換氣
2.自然換氣

機械換氣是使用換氣扇強制換氣的方法。

・第1種換氣方式:進氣與排氣皆使用換氣扇換氣的方式
・第2種換氣方式:進氣使用換氣扇,排氣使用自然排氣的換氣方式
・第3種換氣方式:進氣使用自然進氣,排氣使用換氣扇的換氣方式
・第4種換氣方式:進氣與排氣皆不使用換氣扇,以自然換氣的換氣方式

第1種穩定,但是進氣與排氣皆使用換氣扇,成本較高。
第2種只有進氣使用換氣扇,室内的氣壓增加,灰塵難以進入室内,使合無塵室使用。
第3種只有排氣使用換氣扇,室内的氣壓降低,灰塵可能藉由自然進氣導致灰塵進入室內。


無塵室的換氣次數

無塵室是保持高度潔淨度的空間,以防止灰塵和細菌附著在產品上。在無塵室工作時,必須遵守服裝要求和工作程序,避免帶入灰塵和細菌。如果不保持清潔,可能會出現產品缺陷等問題,因此遵守規則非常重要。

與一般換氣(引入外部空氣)意思略有不同,在無塵室中,需要使用稱為“HEPA過濾器”或“ULPA過濾器”的過濾器將潔淨的空氣送入室內。
透過使用稱作 FFU(風扇過濾器單元)的無塵室空氣清淨機進行換氣來實現潔淨的環境。
雖然需要根據內部產生的粉塵量等因素來設計通風量,但一般的換氣頻率如下。

 

清浄度等級 換氣次數
ISO 美國連邦規格209E 清淨度等級 回/時
等級5 class100 300回
等級6 class1,000 80回
等級7 class10,000 40回
等級8 class100,000 20回

 

 


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