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Die Erfindung betrifft einen Trockenraum nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Häufig müssen Produkte in einem Trockenraum behandelt und/oder verarbeitet werden. Auf einer Rasterdecke des Reinraumes sind im Rastermaß Filterelemente angeordnet, denen über einen Zuführkanal die Trockenluft zugeführt wird. Im Zuführkanal sind in Strömungsrichtung hintereinander wenigstens ein Kühler, ein Wärmetauscher und ein Gebläse angeordnet. Mit dem Gebläse wird die im Trockenraum befindliche Luft in den Zuführkanal angesaugt. Die gesamte Luft wird durch den Kühler geführt und auf das erforderliche Maß gekühlt. Die gekühlte Luft gelangt zu den Filtern, durch welche die Luft wieder zurück in den Trockenraum strömt. Da ein großer Teil der Trockenluft über den Kühler und das Gebläse im Zuführraum geführt werden muss, ist der Energieaufwand verhältnismäßig hoch. Die Trockenluft wird über die Filterelemente gleichmäßig verteilt in den Trockenraum abgegeben. In der Praxis kommt es jedoch häufig vor, dass nicht in jedem Bereich des Trockenraumes die gleiche Menge an Trockenluft erforderlich ist. Eine Anpassung ist bei dieser bekannten Ausgestaltung des Trockenraumes aber nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Trockenraum so auszubilden, dass mit ihm ein kosten- und energiesparender Betrieb möglich ist.
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Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Trockenraum erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Trockenraum sind autarke Luftförder/Kühleinheiten vorgesehen, die jeweils aus einer Luftfördereinheit und einem Kühler gebildet sind. Die Luftförder/Kühleinheiten können im Trockenraum an jeder gewünschten und für die Behandlung erforderlichen Stelle positioniert werden. Darum ist es möglich, gezielt einzelne Bereiche im Trockenraum durch die Luftförder/Kühleinheiten zu erfassen. Die autarken Luftförder/Kühleinheiten können getrennt und unabhängig voneinander angesteuert werden, so dass in unterschiedlichen Bereichen des Trockenraumes auch unterschiedliche Luftströmungen eingestellt werden können. Hierzu sind die Luftförder/ Kühleinheiten vorzugsweise über ein Netzwerk, wie beispielsweise einem LAN, untereinander verbunden. Ein solches LAN-Netzwerk ermöglicht es, jede einzelne Luftförder/Kühleinheit gezielt unabhängig von den anderen Einheiten anzusteuern. Da jede Luftförder/Kühleinheit ihren eigenen Kühler aufweist, wird nur derjenige Luftanteil gekühlt, der durch die entsprechende Luftförder/Kühleinheit strömt.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung sind die Luftförder/Kühleinheiten jeweils mit wenigstens einem Filterelement versehen. Ein solches Filterelement wird bevorzugt dann eingesetzt, wenn im Trockenraum Reinraumbedingungen notwendig sein sollten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Luftförder/Kühleinheiten am Austrittsende mit wenigstens einem Diffusor versehen. Mit ihm kann beispielsweise eine turbulente Luftströmung im Trockenraum erreicht werden. Auch ist es mit dem Diffusor möglich, dem aus der Luftförder/Kühleinheit austretenden Luftstrom eine bestimmte Strömungsrichtung zu geben.
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Die Luftförder/Kühleinheiten können an einer Decke des Trockenraumes aufgehängt sein.
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Es ist aber auch möglich, die Luftförder/Kühleinheiten auf einer Rasterdecke anzuordnen. Sie befindet sich dann mit Abstand unterhalb der Decke des Trockenraumes.
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Den Luftförder/Kühleinheiten wird in vorteilhafter Weise die Luft über Zuführleitungen zugeführt. Die Zuführleitungen sind vorteilhaft so verlegt, dass die aus ihnen austretende Luft im Ansaugbereich der Luftförder/Kühleinheiten liegt. Dadurch ist es möglich, den größten Teil der aus den Zuführleitungen austretenden Luft anzusaugen und den Luftförder/Kühleinheiten zuzuführen.
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Die Zuführleitungen können Zuführrohre sein, die mit entsprechenden Luftaustrittsöffnungen versehen sind.
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Eine besonders einfache und kostengünstige Ausbildung ergibt sich, wenn die Zuführleitungen durch Textilschläuche gebildet sind, die mit Luftaustrittsöffnungen versehen sind.
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Die Zuführleitungen befinden sich im Bereich oberhalb der Luftförder/Kühleinheiten, so dass die austretende Luft zuverlässig zu den Luftförder/Kühleinheiten gelangen kann.
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Die Zuführleitungen sind vorteilhaft mit wenigstens einem Entfeuchtungsgerät leitungsverbunden. Mit ihm wird die in die Zuführleitungen gelangende Luft in dem Maße entfeuchtet, wie es für die Bedingungen im Trockenraum erforderlich ist.
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Das Entfeuchtungsgerät befindet sich vorteilhaft außerhalb des Trockenraumes und ist durch wenigstens eine Leitung an eine Seitenwand des Trockenraumes angeschlossen. Das Entfeuchtungsgerät ist darum beispielsweise für Montage- oder Wartungsarbeiten gut zugänglich.
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Das Entfeuchtungsgerät ist über wenigstens eine Rückleitung in vorteilhafter Weise an eine Seitenwand des Trockenraumes angeschlossen. Über diese Rückleitung kann ein Teil der im Trockenraum befindlichen Trockenluft zum Entfeuchtungsgerät strömen. Dadurch ist es möglich, die im Trockenraum befindliche Luft, die mit der Zeit mit Feuchtigkeit beladen wird, über die Rückleitung zum Entfeuchtungsgerät zu führen und dort wieder zu entfeuchten. Vom Entfeuchtungsgerät kann die entfeuchtete Luft dann wieder dem Trockenraum zugeführt werden.
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Bei einer Weiterbildung des Trockenraumes ist es möglich, wenigstens einen Rückluftkanal vorzusehen, in dem sich wenigstens ein Gebläse befindet. Mit ihm ist es möglich, die Trockenluft aus dem Trockenraum abzusaugen und den Luftförder/Kühleinheiten wieder zuzuführen. Mit Hilfe des Rückluftkanales kann auf diese Weise ein Kreislauf der Trockenluft erreicht werden.
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Der Rückluftkanal wird in konstruktiv einfacher Weise von einer Seitenwand des Trockenraumes und einer mit Abstand zu ihr angeordneten Trennwand begrenzt.
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Der Rückluftkanal ist in diesem Falle vorteilhaft nach oben zum Inneren des Trockenraumes offen, so dass die aus dem Rückluftkanal austretende Rückluft wieder direkt den Luftförder/Kühleinheiten zugeführt werden kann.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform schließt der Rückluftkanal an ein Plenum an, das zwischen der Decke des Trockenraumes und der Rasterdecke gebildet ist, die sich mit Abstand unterhalb der Decke befindet. In diesem Plenum lassen sich die Luftförder/Kühleinheiten unterbringen.
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Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausbildung ist der Trockenraum so ausgebildet, dass er wenigstens einen Rückluftkanal aufweist, in dem sich wenigstens ein Gebläse und wenigstens ein nachgeschalteter Kühler befinden. In diesem Falle benötigen die autarken Einheiten keinen eigenständigen Kühler, sondern haben nur einen Ventilator. Mit den Ventilatoren der einzelnen Einheiten kann die Trockenluft daher gezielt angesaugt und in den Trockenraum gefördert werden.
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Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Ansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
- 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Trockenraum im Schnitt,
- 2 eine Draufsicht auf den Trockenraum gemäß 1,
- 3 bis 6 in Darstellungen entsprechend 1 weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Trockenräumen.
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Die im Folgenden beschriebenen Trockenräume werden insbesondere bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen verwendet. Sie können aber auch beispielsweise in der Pharmaindustrie oder in der Lebensmittelindustrie vorteilhaft eingesetzt werden.
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Der Trockenraum gemäß den 1 und 2 hat einen Boden 1 sowie eine Decke 2, die über dampfdiffusionsdichte Seitenwände 3 auf dem Boden 1 abgestützt ist. Wie aus 2 hervorgeht, hat der Trockenraum beispielsweise rechteckigen Umriss. Auf diese Querschnittsform ist der Trockenraum allerdings nicht beschränkt. Er kann beispielsweise quadratischen Umriss, sechseckigen Umriss oder beispielsweise auch runden Umriss haben.
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Im Trockenraum sind Luftförder/Kühleinheiten 7 verteilt angeordnet. Sie haben jeweils eine Luftfördereinheit 4, die im Ausführungsbeispiel durch eine Filter-Ventilator-Einheit gebildet ist, und eine Kühleinheit 6. Dabei sind diese Luftförder/Kühleinheiten 7 nur dort vorgesehen, wo gefilterte Luft im Trockenraum erforderlich ist. In 1 ist beispielhaft ein Prozessgerät 5 dargestellt, in dessen Arbeitsbereich gereinigte Trockenluft erforderlich ist. Dementsprechend sind die Luftförder/Kühleinheiten 7 so vorgesehen, dass die von ihnen ausgesandte gereinigte Luft in den Arbeitsbereich dieses Prozessgerätes 5 gelangt.
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Sind im Trockenraum mehrere solcher Geräte vorhanden, sind die Luftförder/Kühleinheiten 7 so verteilt im Trockenraum angeordnet, dass sämtliche Prozessgeräte mit gefilterter Luft versorgt werden.
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Die Luftförder/Kühleinheiten 7 sind nicht gleichmäßig in einem Rastermaß angeordnet, sondern befinden sich vorteilhaft innerhalb des Trockenraumes nur in den Bereichen, in denen die Trockenluft erforderlich ist.
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Die Luftförder/Kühleinheiten 7 können in jeder geeigneten Weise im Trockenraum gehalten sein. So können sie an der Decke 2 aufgehängt oder auf eine (nicht dargestellte) Rasterdecke aufgesetzt sein, die sich mit Abstand unterhalb der Decke 2 befindet.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 hat die Filter-Ventilator-Einheit 4 in bekannter Weise einen Ventilator, an den nach unten ein Filterelement anschließt. Die vom Ventilator angesaugte Luft durchströmt das Filterelement und gelangt dann in den Trockenraum. Das Filterelement ist entsprechend den Anforderungen an den Trockenraum ausgebildet. Sind für den Trockenraum beispielsweise Reinraumbedingungen vorgesehen, dann wird als Filterelement beispielsweise ein Hepa-Filter eingesetzt. Sind allerdings keine Reinraumbedingungen erforderlich, können auch einfachere Filterelemente verwendet werden, die beispielsweise nur Schmutzteilchen aus der Luft abfangen. Es ist sogar möglich, auf ein Filterelement zu verzichten, wenn es beispielsweise auf die Reinheit der Luft nicht ankommt und zum Beispiel am Prozessgerät 5 nur eine gewisse Trockenheit und/oder Kühltemperatur erforderlich ist.
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In 1 ist durch die Strömungspfeile 8 der Strömungsverlauf der aus den Luftförder/Kühleinheiten 7 austretenden Luft beispielhaft angegeben. Die Einheiten 7 sind so vorgesehen, dass die austretende Luft 8 auf jeden Fall das oder die Prozessgeräte 5 zuverlässig erfasst.
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Nahe dem Boden 1 befindet sich in der Seitenwand 3 wenigstens eine Luftauslassöffnung 9, durch welche die Luft aus dem Trockenraum nach außen gelangen kann. An die Auslassöffnung 9 ist eine Leitung 10 angeschlossen, über welche die Luft 8 wenigstens einem Entfeuchtungsgerät 11 zugeführt wird. Mit ihm wird die über die Leitung 10 zugeführte, mit Feuchtigkeit beladene Trockenluft entfeuchtet, bevor sie über eine Auslassleitung 12 den Einheiten 7 wieder zugeführt wird. Die Ausbildung des Entfeuchtungsgerätes 11 ist bekannt und wird aus diesem Grunde auch nicht näher beschrieben.
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Von der Auslassleitung 12 zweigen Querleitungen 13 ab (2), die in der Seitenwand 3 Anschlüsse für Zuführleitungen 14 bilden. Sie sind, wie aus 1 hervorgeht, im Bereich oberhalb der Einheiten 7 vorgesehen. Die Zuführleitungen 14 erstrecken sich vorteilhaft parallel zueinander so weit, dass die aus den Zuführleitungen 14 austretende entfeuchtete Luft in den Ansaugbereich der Ventilatoren der Einheiten 7 gelangt. Die Zuführleitungen 14 sind über ihre Länge mit Austrittsöffnungen 15 versehen, über die die Luft 8 in den Trockenraum gelangt. Da diese Luft von den Ventilatoren der Luftförder/Kühleinheiten 7 angesaugt wird, reicht es aus, wenn die Austrittsöffnungen 15 in dem den Luftförder/Kühleinheiten 7 zugewandten Bereich der Zuführleitungen 14 vorgesehen sind. Die aus den Austrittsöffnungen 15 austretende Luft wird von den Ventilatoren der Einheiten 7 angesaugt und nach unten in Richtung auf die Prozessgeräte 5 gefördert.
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Die Zuführleitungen 14 können Rohrleitungen sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Zuführleitungen 14 durch Textilschläuche gebildet sind. Sie sind nicht nur kostengünstig, sondern auch problemlos in der Handhabung. Solche flexiblen Textilschläuche werden in geeigneter Weise im Trockenraum gehalten. Sie lassen sich mit ihrem offenen Ende einfach auf die in der Seitenwand befindlichen Anschlüsse der Querleitungen 13 montieren. Das andere Ende der Textilschläuche ist geschlossen.
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Wie sich aus 1 ergibt, wird der größte Teil der aus den Zuführleitungen 14 austretenden Luft im Kreislauf innerhalb des Trockenraumes geführt. Die Luft wird von den Luftförder/Kühleinheiten 7 nach unten in Richtung auf die Prozessgeräte 5 gefördert. Von hier aus gelangt der größte Teil der Luft wieder nach oben zu den im Deckenbereich befindlichen Einheiten 7, wo die Luft erneut angesaugt wird. Da jede Luftförder/Kühleinheit 7 mit der Kühleinheit 6 versehen ist, wird die Luft bei ihrem Durchtritt durch die Einheit 7 gekühlt. Ein Teil der Luft gelangt über die Luftauslassöffnung 9 in die Leitung 10, in der diese Luft dem Entfeuchtungsgerät 11 zugeführt wird. Diese Luft wird im Entfeuchtungsgerät 11 entfeuchtet und über die Auslassleitung 12, die Querleitungen 13 und die Zuführleitungen 14 als Trockenluft wieder in den Trockenraum zurückgeführt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die im Trockenraum befindliche Luft für den vorgesehenen Einsatzfall ausreichend trocken ist. Da stets nur ein Teil der Luft durch das Entfeuchtungsgerät 11 gefördert wird, arbeitet die Anlage sehr kostengünstig und energiesparend.
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Dem Entfeuchtungsgerät 11 kann über eine Zuleitung 16 Außenluft zugeführt werden, so dass Luftverluste im Trockenraum ausgeglichen werden können. Die Außenluft wird mit dem Entfeuchtungsgerät 11 auf das erforderliche Maß entfeuchtet.
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Die Ausführungsform gemäß 3 unterscheidet sich vom vorigen Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass jede Luftförder/Kühleinheit 7 mit jeweils einem Diffusor 17 versehen ist. Er wird durch ein Ausströmgitter gebildet, das an dem Auslassende der Luftförder/Kühleinheit 7 angebracht wird. Mit dem Diffusor 17 kann beispielsweise eine turbulente Luftströmung erreicht werden. Auch ist es mit dem Diffusor 17 möglich, die Luft beim Austritt aus der Luftförder/Kühleinheit 7 gezielt in eine gewünschte Richtung zu lenken. Der Diffusor 17 hat in bekannter Weise mit Abstand voneinander liegende Lamellen, die für eine Richtungslenkung der austretenden Luft entsprechend schräg angestellt sind.
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Abgesehen von den Diffusoren 17 an den Luftförder/Kühleinheiten 7 ist der Trockenraum gleich ausgebildet wie bei der vorigen Ausführungsform, so dass bezüglich der Funktion des Trockenraumes auf die vorigen Ausführungen verwiesen wird.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist im Trockenraum ein Rückluftkanal 18 vorgesehen, in dem sich wenigstens ein Gebläse 19 befindet, mit dem die Luft aus dem Trockenraum angesaugt wird. Der Rückluftkanal 18 erstreckt sich längs der einen Seitenwand 3 des Trockenraumes. Der Rückluftkanal 18 wird von der einen Seitenwand 3 und einer parallel zu ihr liegenden Trennwand 20 begrenzt. Sie endet etwa in Höhe der Luftförder/Kühleinheiten 7. Im unteren Randbereich ist die Trennwand 20 mit wenigstens einem Gitter 21 versehen, durch welches die Luft aus dem Trockenraum in den Rückluftkanal 18 gelangt. Die Luftauslassöffnung 9 in die Leitung 10 zum Entfeuchtungsgerät 11 befindet sich innerhalb des Rückluftkanales 18. Dadurch gelangt ein Teil der durch das Gebläse 19 in den Rückluftkanal 18 angesaugten Luft auch in die Leitung 10 und somit zum Entfeuchtungsgerät 11.
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Durch den Rückluftkanal 18 wird eine gezielte Kreislaufströmung der Luft im Trockenraum erzielt. Im Übrigen ist der Trockenraum gemäß 4 gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß 3.
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Der Rückluftkanal 18 mit dem Gebläse 19 kann auch beim Trockenraum gemäß den 1 und 2 vorgesehen sein.
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5 zeigt einen Trockenraum, der mit einer Rasterdecke 22 versehen ist, die sich mit Abstand unterhalb der Decke 2 befindet und auf der die Luftförder/Kühleinheiten 7 angeordnet sind. Zwischen der Rasterdecke 22 und der Decke 2 wird auf diese Weise ein Plenum 23 gebildet. Es kann eine solche Höhe haben, dass es begehbar ist, um beispielsweise Wartungs- oder Montagearbeiten an den Luftförder/Kühleinheiten 7 vorzunehmen.
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Die Rasterdecke 22 kann auch in bekannter Weise so gestaltet sein, dass die Luftförder/Kühleinheiten 7 von unten aus in die Rasteröffnungen der Rasterdecke 22 eingesetzt werden können. Die Zuführleitungen 14 erstrecken sich durch das Plenum 23 im Bereich zwischen den Luftförder/Kühleinheiten 7 und der Decke 2.
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In das Plenum 23 mündet der Rückluftkanal 18, in dem sich das wenigstens eine Gebläse 19 befindet. Der Rückluftkanal 18 ist gleich ausgebildet wie bei der Ausführungsform gemäß 4.
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Die vom Gebläse 19 angesaugte Luft gelangt über das Gitter 21 in den Rückluftkanal 18 und strömt von dort aufwärts in das Plenum 23. Hier wird diese Rückluft von den Ventilatoren der Filter-Ventilator-Einheiten 4 angesaugt und über die Rasterdecke 22 in den Trockenraum geblasen. Die Filter-Ventilator-Einheiten 4 sind so auf der Rasterdecke 22 angeordnet, dass die Diffusoren 17 über die Rasterdecke 22 in den Trockenraum vorstehen. Mittels der den Filter-Ventilator-Einheiten 4 vorgeschalteten Kühler 6 wird die Trockenluft in erforderlichem Maße gekühlt.
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Abgesehen von der Rasterdecke 22 ist der Trockenraum gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß 4.
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Die Rasterdecke 22 mit dem Rückluftkanal 18 kann auch bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 vorgesehen sein.
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Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen lassen sich Trockenräume schaffen, die nicht nur kostengünstig in der Herstellung sind, sondern auch im Verbrauch. Die Aufbereitung bzw. Konditionierung der Luft erfolgt in einfacher Weise durch die Filter-Ventilator-Einheiten 4, die jeweils mit einem eigenen Kühler 6 versehen sind. Die Filter-Ventilator-Einheiten 4 mit den Kühlern 6 sind so im Trockenraum angeordnet, dass die aus ihnen austretende Luft in den Bereich der im Trockenraum befindlichen Prozessgeräte 5 gelangt. Die einzelnen Luftförder/Kühleinheiten 6 werden vorteilhaft unabhängig voneinander angesteuert, so dass nur diejenigen Einheiten in Betrieb sind, die sich im Bereich von Prozessgeräten befinden, die aktiv sind. Die Einheiten 4 sind vorteilhaft in ein Netzwerk eingebunden, so dass die Ansteuerung der einzelnen Einheiten 4 sehr einfach möglich ist.
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Da jede Einheit 4 mit einem eigenen Kühler 6 versehen ist, wird gezielt nur derjenige Luftanteil gekühlt, der über die Filter-Ventilator-Einheit angesaugt und in den Trockenraum geleitet wird. Die Einheiten 7 bilden autarke Luftförder/Kühleinheiten. Dadurch können die Trockenräume individuell an die vorgesehene Aufgabe angepasst werden. Die autarken Einheiten können innerhalb des Trockenraumes beliebig angeordnet werden. Dadurch können die Prozessgeräte 5 im Trockenraum optimal verteilt angeordnet werden, so dass beispielsweise auch bauliche Gegebenheiten bei der Aufstellung der Prozessgeräte 5 berücksichtigt werden können. Die Einheiten 7 können dann an den Stellen im Trockenraum montiert werden, an denen sich die Prozessgeräte befinden. Die Bereiche des Trockenraumes, in denen sich keine zu behandelnden Prozessgeräte befinden, müssen auch nicht mit entsprechender Trockenluft versorgt werden. Dadurch ergibt sich ein sehr günstiger und optimaler Energiehaushalt.
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6 schließlich zeigt einen Trockenraum, der im Wesentlichen gleich ausgebildet ist wie die Ausführungsform gemäß 5. Im Rückluftkanal 18 ist dem wenigstens einen Gebläse 19 wenigstens ein Kühler 24 nachgeschaltet, mit dem die durch den Rückluftkanal 18 strömende Rückluft in bekannter Weise gekühlt wird. Wie bei der vorigen Ausführungsform gelangt die Rückluft aus dem Rückluftkanal 18 in das Plenum 23, das zwischen der Decke 2 und der Rasterdecke 22 gebildet wird. Die gekühlte Rückluft wird von den Ventilatoren der Filter-Ventilator-Einheiten 4 angesaugt und nach unten über die Diffusoren 17 in den Trockenraum gefördert. Die Filter-Ventilator-Einheiten 4 sind in diesem Fall nicht mit einem eigenen Kühler versehen. Mit dem Ventilator der Filter-Ventilator-Einheiten 4 kann die Luft gezielt in den jeweiligen Bereich des Trockenraums gefördert werden. Im Übrigen ist diese Ausführungsform gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß 5.
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Auch mit einer solchen Ausbildung ist eine kosten- und energiesparende Betriebsweise möglich.