Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinraumanordnung sowie ein Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes, mit einer ersten Hüllenwandanordnung, die einen ersten Raum, der an einen Bodenbereich mittel- oder unmittelbar angrenzt, mit einer flexibel faltbaren, dem ersten Raum unmittelbar zugewandten Hüllenwand, die ausschließlich aus wenigstens einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material gefertigt ist, gegenüber einem die Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raum abtrennt, sowie wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorkehrung umfasst, einer mobilen Filter-Ventilator-Einheit, kurz FVE, die einen Lufteinlass- und einen Luftauslassbereich besitzt und außerhalb des ersten Raumes angeordnet ist, sowie einer den Luftauslassbereich und den von der Hüllenwandanordnung begrenzten ersten Raum verbindenden und aus reinraumtauglichen Material gefertigten Zuleitung.

Stand der Technik

Der Begriff „Rein- oder Reinstraum“ beschreibt einen gegenüber einer Umgebung abgeschlossenen Raum, in dem die Konzentration luftgetragener Partikel in Abhängigkeit von innerhalb des Raumes durchzuführender Prozesse oder Aktivitäten so gering wie nötig gehalten wird. Reinräume werden bevorzugt in der Halbleiterfertigung, in der Optik- und Lasertechnologie, den Biowissenschaften, der medizinischen Forschung sowie auch in der Luft- und Raumfahrttechnik, um nur einige Anwendungsgebiete zu nennen, eingesetzt. Neben dem Aspekt der Konzentration luftgetragener Teilchen bzw. Partikel, die zu unerwünschten Verunreinigungen an technischen Oberflächen führen können, gilt es insbesondere in Anwendungsbereichen, bei denen chemisch sensibel sowie auch mikrobiologisch sensible Maßnahmen vorgenommen werden, entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um chemische und/oder mikrobiologische Kontaminationen innerhalb eines definierten Raumbereiches ausschließen zu können.

Üblicherweise stellen Rein- und Reinsträume komplex und technisch aufwendig gestaltete Areale dar, deren Zugang zumeist über unterschiedliche Schleusensysteme realisiert wird. Reinräume werden mit speziell konfektionierten klimatechnischen Aggregaten gespeist, die sicherstellen, dass Verunreinigungen sofort aus der Luft entfernt werden. Hierzu wird eine entsprechend gefilterte Verdrängungsströmung in den Reinraum eingeleitet, innerhalb dem im Wege eines großen Luftdurchsatzes die Reinheit der Luft sichergestellt werden soll. Sämtliche dem Reinraum zugewandte Oberflächen sowie auch innerhalb des Reinraumes befindliche Objekte, unterliegen reinraumspezifischen Anforderungen, um Luftverunreinigungen im Wege von Ausgasungen, Partikelfreisetzungen oder ähnlicher die Reinraumluft kontaminierender Vorgängen zu vermeiden. Da in der Regel der Mensch die größte Quelle für Partikelfreisetzungen ist, helfen eine angepasste Arbeitskleidung, spezielle Arbeitsmittel sowie Werkzeuge, um die innerhalb des Reinraumes aufrechtzuerhaltende Reinraumqualität, die in genormten Reinraumklassen definiert ist, einzuhalten. So dienen hierzu aus speziell fusselfreien Materialien gefertigte Arbeitskleidungen, Kopfhauben, Überzieher für Schuhe etc.

Reinsträume, wie sie in der Halbleiter-Mikroelektronik, Luft- und Raumfahrttechnik etc. erforderlich sind, stellen zumeist großbauende und aufwendige Infrastrukturen dar und benötigen zur kontrollierten Reinluftversorgung leistungsstarke Ventilator- und Filtersysteme, die zumeist in angrenzenden Gebäudebereichen untergebracht sind.

Für den Betrieb eines Reinraumes werden zur Klassifizierung und Qualitätsüberprüfung Partikelmessungen durchgeführt, durch die eine Klassifizierung der Reinheit des Raumes möglich wird. So ist in der deutschen Industrienorm DIN EN ISO 14644-1 vom August 2015 eine Unterteilung in neun unterschiedliche Reinheitsklassen ISO 1 bis ISO 9 vorgesehen, die in der in Figur 2a dargestellten Tabelle illustriert sind. Beispielsweise dürfen in einem Reinraum der Reinraumklasse 7 maximal 352000 Partikel von größer gleich 0,5 pm Durchmesser, maximal 83200 Partikel mit einem größer gleich Durchmesser von 1 pm sowie maximal 2930 Partikel mit einem Durchmesser von größer gleich 5 m jeweils pro Kubikmeter enthalten sein. In der in Figur 2a illustrierten Tabelle nehmen die Reinheitsanforderungen mit abnehmender Reinraumklassenzahl zu. So dürfen in einem Reinraum der Reinraumklasse ISO 1 lediglich maximal 10 Partikel mit einem Partikeldurchmesser von größer gleich 0,1 pm sowie maximal 2 Partikel mit einem Partikeldurchmesser von größer gleich 0,2 pm je Kubikmeter enthalten sein.

Entsprechende Reinraumqualitätsanforderungen in Bezug auf lebensmittelrelevante Mikroorganismen pro Kubikmeter Luft sind in der Richtlinienreihe VDI 2083 geregelt. Eine für pharmazeutische Reinraumanwendungen relevante normierte Anzahl Keimbildender Einheiten KBE ist in der Reinraumklassifizierung nach dem EU-GMP Leitfaden Annex 1 geregelt, zu dem in Figur 2b nähere Angaben enthalten sind. Die Raumklassifizierungen unterteilen sich in GMP-Klassen A bis D und legen jeweils die maximale Partikelanzahl pro Kubikmeter bei entsprechenden Partikelgrößen fest.

Aus der Druckschrift DE 36 21 452 A1 ist ein typischer Reinraum zu entnehmen, der ein hohes Maß an Reinheit für die Halbleiterfertigung bietet, wobei die unterschiedlichen Arbeitsbereiche durch hängende Wände unterteilt sind, während Räume mit Arbeitsbereichen, die ein hohes Maß an Reinheit benötigen, in Form von laminaren Grenzflächenströmungssystemen ausgebildet sind. Der Aufbau und die Anordnung von typischen Reinraumbereichen verdeutlicht den technologischen Realisierungsaufwand, den es bei Reinräumen in Form von stationären Einrichtungen zu tragen gilt.

Werden hingegen keine vorstehend bezeichneten Reinraumanforderungen zur Abtrennung von Raumbereichen gegenüber der Umgebung gefordert, so ist eine Vielzahl unterschiedlichster Lösungen bekannt, die einen zeltartigen Aufbau nutzen, um speziell konditionierte Raumbereiche gegenüber einer Umgebung abzutrennen.

Aus der Druckschrift DE 198 36 896 A1 geht eine klimatisierte Betthaube für ein Baby hervor, die einen zeltartigen Überbau über einen Raumbereich schafft, in dem bspw. das Bett eines Babys untergebracht ist und der mit Hilfe eines Klimatisierungsgerätes bezüglich Temperatur und Luftfeuchtigkeit klimatisiert werden kann.

Eine vergleichbare Anordnung zur Realisierung eines therapeutischen Sauerstoffzeltes ist der Druckschrift US 2,664,890 zu entnehmen, das mittels einer sauerstoffundurchlässigen Hüllenwand ein quaderförmiges Volumen umgibt, wobei über eine Gaszuleitung reiner Sauerstoff durch die Hüllenwand in das Innere des Volumens eingeleitet wird.

Aus der Druckschrift US 2014/0148089 A1 ist eine Staubschutzvorkehrung zu entnehmen, die um ein vor Verschmutzung zu schützendes Objekt, das sich auf einer sich fortbewegenden Plattform befindet, angeordnet ist. Im Wesentlichen handelt es sich um eine kubische Strebenkonstruktion, die um das Objekt gestellt ist, und deren Seitenwandelemente in Form von jeweils Rollo-artigen Vorhängen ausgebildet sind. Am Deckenbereich der Strebenkonstruktion ist eine Ventilatoreinheit mit vier Luftableitungen angebracht, die jeweils an den Seitenwänden münden. Die aus den Luftableitungen ausströmende Zuluft durchdringt die aus jeweils drei Lagen bestehenden Seitenwandelemente, wodurch die Zuluft gefiltert und somit staubreduziert in das der von den Seitenwandelementen umgebende innere vor Staub geschützte Volumen eindringt. Überschüssige Luft kann durch entsprechende Spalte sowohl vertikal zwischen den jeweils aneinander grenzenden Rollowänden als auch im Bodenbereich der Schutzvorkehrung in die Umgebung austreten.

Die Druckschrift EP 0 224 505 B1 offenbart einen Isolator für die Chirurgie zur

Schaffung einer von Verunreinigungen freien Atmosphäre. Es handelt sich hierbei insbesondere um eine druckluftgetragene Hülle, die über ein Gebläse mit gefilterter Luft gespeist wird, die über einen Auslass aus der Kammer wieder austritt. Die Kammer verfügt überdies über ein oberes Einsichtfenster durch das ein Operateur von außen Einblick in das Innere der Kammer nehmen kann. Die Kammer dient als Sterilraum, in dem bspw. operative Eingriffe vorgenommen werden können. Vorzugsweise eine Vielzahl fluiddicht an der Kammer angebrachte sogenannte Ärmel ermöglichen einen Zugang bzw. Zugriff in das Innere der Kammer.

Die Druckschrift DE 603 07 945 T2 offenbart eine klimatisierbare, einen Raum umfassende Tragluftkonstruktion mit Luftzellen einschließende Wand- und Deckenabschnitte, die einer aktiven Luftdurchströmung unterliegen, wobei der Raum über Öffnungen innerhalb der Luftzellen mit Hilfe der Luftströmung klimatisiert wird.

Der EP 2 601 927 B1 ist eine Belüftungsvorrichtung für Reinräume zu entnehmen, die deckenseitig in einem Reinraum angebracht ist und über eine Vielzahl parallel nebeneinander verlaufende, luftdurchströmte Luftzuführkammern verfügt, deren zylinderartige Form Luftdruckstabilisiert ist.

Der EP 1 229 187 A1 ist ein aufblasbares Zelt zu entnehmen, dessen Zeltaussenhaut an einem Traggerüst befestigt ist.

Die Druckschrift US 2005/212415 A1 offenbart eine Luftaufbereitungsvorrichtung zur Dekontamination, Luftaufbereitung und Lufterwärmung eines Luftstromes, der aus der Umgebungsluft gewonnen wird und in Form eines Zuluftstromes vorzugsweise zur Belüftung bzw. Befüllung einer Zeltanordnung dienen kann.

Die Druckschrift US 2002/0083653 A1 beschreibt eine aufblasbare Zeltanordnung mit einer luftundurchlässigen Zeltwand, deren Zeltwandtragestrukturen mit Hilfe von Druckluft innerhalb kürzester Zeit errichtet werden können. Mit Hilfe eines Belüftungsgerätes kann das Zeltinnere mit Frischluft, die optional gereinigt werden kann, versorgt werden. Die Druschrift US 2004/0261324 A1 offenbart ein Schutzzelt gegenüber biologischen und/oder chemischen Kontaminationen in der Umgebung. Das Schutzzelt sieht hierzu eine Zeltwand aus durchsichtigem Plastik vor, an deren Bodenbereich eine Luftzuführung mündet, die mit einem geeigneten Zuluftgerät verbunden ist.

Die Druckschrift CA 2 172 929 A1 beschreibt eine portable Hüllenanordnung zur Umschließung eines Raumbereiches, in dem mittels eines Ventilator getriebenen Zuluftstromes gegenüber der Umgebung ein Überdruck generiert wird. Zur Vermeidung von Kontaminationen des Raumbereiches über den Zuluftstrom dient ein im Zuluftstrom eingebrachter Allergenfilter.

Die Druckschrift US 5 726 426 A offenbart eine von einer starren Struktur getragene Umhüllung, durch die mittels eines Zuluftgerätes gereinigte Luft in den von der Umhüllung begrenzten Raumbereich geleitet wird.

Die Druckschrift WO 2017/102568 A1 offenbart eine mobile Reinraumanordnung die einen Raum mit einer kuppelartig ausgebildeten, zeltartigen Hüllenwandanordnung umfasst, die eine flexible, faltbare, dem Raum unmittelbar zugewandte Hüllenwand besitzt, die ausschließlich aus wenigstens einem reinraumtauglichen Material gefertigt ist, sowie wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorkehrung umfasst. Die Hüllenwand ist zum Bodenbereich wenigstens abschnittsweise beabstandet oder weist mittel- oder unmittelbar angrenzend zum Bodenbereich wenigstens eine Öffnung in der Hüllenwand auf, zum kontrollierten Ausströmen von Luft aus dem Raumbereich in die Umgebung. Eine mobile Filter-Ventilator-Einheit dient zur Herstellung von Reinstluft aus Umgebungsluft, die über eine Zuleitung aus reinraumtauglichem Material durch den oberen Hüllenwandbereich in den Raum derart einströmt, so dass sich innerhalb des Raumes eine vertikal nach unten orientierte Reinluftströmung ausbildet, die kontrolliert aus dem Raum nahe des Bodenbereiches wieder ausströmt. Darstellung der Erfindung

Ausgehend von dem vorstehend zitierten Stand der Technik gemäß der Druckschrift WO 2017/102568 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reinraumanordnung derart weiterzubilden, so dass es möglich sein soll, sowohl eine partikelfreie als auch trockene Reinraumatmosphäre zu schaffen, die möglichst schnell, flexibel und kostengünstig bereitgestellt werden soll. Insbesondere die Vermeidung und Beseitigung der in herkömmlichen Reinräumen vorhandenen Luftfeuchtigkeit, die insbesondere in der Batterieproduktion, der Halbleiterproduktion, der Entwicklung und Herstellung höchst sensibler technischer Oberflächen, wie beispielsweise in der Satellitentechnik und vieles mehr, von großem Nachteil ist, gilt es höchste Aufmerksamkeit zu widmen. Da der Bedarf und die Nachfrage an derartigen hochsensiblen Produkten erheblich über den vorhandenen Produktionskapazitäten liegen, gilt es, die diesbezüglichen produktionstechnischen Voraussetzungen zu schaffen und trockene und partikelfreie Reinraumbedingungen schnell und kostengünstig und möglichst vielerorts einsetzbar zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 12 ist ein Verfahren zur schnellen Bereitstellung eines Reinraumes. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele, zu entnehmen.

Die lösungsgemäße Reinraumanordnung nutzt die in der vorstehenden Druckschrift WO 2017/102568 A1 offenbarte mobile Reinraumanordnung, die eine erste Hüllenwandanordnung vorsieht, die mit einer an einem Bodenbereich mittel- oder unmittelbar angrenzenden, flexibel faltbaren Hüllenwand einen ersten Raum begrenzt und wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorrichtung aufweist. Zur Vermeidung von Partikelfreisetzungen durch die Hüllenwand in den ersten Raum ist die Hüllenwand aus wenigstens einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material gefertigt. Zudem ist eine mobile Filter-Ventilator-Einheit, kurz FVE, vorgesehen, die einen Lufteinlass- und einen Luftauslassbereich besitzt und außerhalb des ersten Raumes angeordnet ist. Zur Einspeisung von mittels der FVE herstellbaren Rein- oder Reinstluft dient eine aus reinraumtauglichem Material gefertigte Zuleitung, die den Luftauslassbereich der FVE mit dem von der Hüllenwandanordnung begrenzten ersten Raum fluidisch verbindet.

Ausgehend von dieser an sich bekannten Reinraumanordnung weist die lösungsgemäße Reinraumanordnung eine zweite Hüllenwandanordnung auf, die die erste Hüllenwandanordnung samt eines die erste Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raumes sowie der darin angeordneten FVE mit einer flexibel faltbaren Hüllenwand umschließt, die ausschließlich aus wenigstens einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichten Material gefertigt ist. Die gegen Feuchtigkeit diffusionsdichte Hüllenwand grenzt gleichsam der aus Reinraum-tauglichen Material gefertigte Hüllenwand der ersten Hüllenwandanordnung mittel- oder unmittelbar am Bodenbereich an, grenzt den Innenraum der zweiten Hüllenwandanordnung, d.h. der erste und zweite Raum, gegen die äußere atmosphärische Umgebung, ab. Die zweite Hüllenwandanordnung weist zudem gleichsam der ersten Hüllenwandanordnung wenigstens ein sich am Bodenbereich abstützendes Tragelement und/oder wenigstens eine an der zweiten Hüllenwand vorgesehene Aufhängungsvorrichtung auf. Auf diese Weise bildet die zweite Hüllenwandanordnung eine räumlich zur ersten Hüllenwandanordnung separate, eigenständig tragfähige Baueinheit.

Schließlich ist eine mobile Lufttrocknungs-Einheit, kurz LTE, mit einem in der Umgebung mündenden Lufteinlass sowie einem in den von der zweiten Hüllenwandanordnung umgebenden zweiten Raum mündenden Luftauslass vorgesehen. Vorzugsweise ist die LTE in der Umgebung neben der zweiten Hüllenwand platziert.

Der lösungsgemäßen Reinraumanordnung zugrunde liegende Wirkprinzip besteht darin, innerhalb des von der zweiten Hüllenwandanordnung umschlossenen zweiten Raumes eine trockene Atmosphäre zu schaffen, vorzugsweise mit einer durch die Taupunkttemperatur beschreibbaren Trockenheit, die im Bereich zwischen -30°C und -70°C liegt, d.h. die im zweiten Raum enthaltene Restfeuchte beginnt erst bei den sehr niedrigen Taupunkttemperaturen zu kondensieren. Mit Ausnahme der geringen Restfeuchte weist die in den zweiten Raum mittels der LTE eingespeiste Luft im Wesentlichen die partikuläre Zusammensetzung der Umgebungsluft auf.

Aufgrund der gegen Feuchtigkeit diffusionsdichten Hüllenwand, deren Wasserdampfdurchlässigkeit gemäß DIN 53 122-2 vorzugsweise kleiner 0,1g H20/(m ² x 24 h) ist, aus der die zweite Hüllenwandanordnung gefertigt ist, können keinerlei Feuchtigkeitsanteile in den zweiten Raum gelangen, so dass die Ausbildung einer langzeitstabilen, trockenen Atmosphäre innerhalb des zweiten Raumes gewährleistet ist.

In einem nachfolgenden Schritt wird mittels der innerhalb des zweiten Raumes angeordneten FVE die abgetrocknete Umgebungsluft angesaugt und mittels entsprechender Filterung Rein- oder, je nach Anforderungen, Reinstluft erzeugt, die über eine Zuleitung in den von der ersten Hüllenwandanordnung umschlossenen ersten Raum zugeführt wird.

Um die anwederspezifischen Reinheitsanforderungen innerhalb des ersten Raumes gewährleisten zu können, sind sowohl die Zuleitung zwischen FVE mit dem ersten Raum sowie auch die den ersten Raum umschließende Hüllenwand aus reinraumtauglichem Material gefertigt, die je nach Anforderung den Reinheitsbedingungen der ISO-Klassen 1 bis 9 nach DIN ISO 14644-1 entsprechen.

Die lösungsgemäße Reinraumanordnung ist aufgrund der flexiblen und mobilen Ausgestaltungsform der ersten und zweiten Hüllenwandanordnung schnell und unkompliziert aufstellbar und somit auch kostengünstig bereitzustellen. So wird die erste Hüllenwandanordnung an einem geeigneten Ort aufgestellt, gleichsam der Errichtung einer Zeltkonstruktion oder einer eigenstabilen bzw. eigentragfähigen Hüllenwandbläh-Konstruktion, die den ersten Raum umschließt.

Anschließend wird die zweite Hüllenwandanordnung derart aufgestellt, dass sie die erste Hüllenwandanordnung berührungslos umschließt und mit dieser einen Zwischenraum, den sogenannten zweiten Raum, begrenzt. Nachfolgend erfolgt die Abtrocknung von Luft aus der an die zweite Hüllenwandanordnung unmittelbar angrenzenden Umgebung und Einspeisung der abgetrockneten Umgebungsluft in den zweiten Raum. Auf diese Weise wird eine trockene und partikelbehaftete Atmosphäre innerhalb des zweiten Raums geschaffen. Diese innerhalb des zweiten Raums abgetrocknete Umgebungsluft wird in einem zweiten Schritt genutzt, um diese zu reinigen und in Form einer gereinigten, trockenen Rein- oder Reinstluft in den ersten Raum, den Reinraum, nachfolgend einzuspeisen.

Vorzugsweise erfolgt das Abtrocknen der Umgebungsluft mittels Sorptionsunterstützter Kondensation zum Erhalt einer abgetrockneten Umgebungsluft, die einen Taupunkt zwischen -30°C und -70°C besitzt und die nachfolgend in den zweiten Raum durch die zweite Hüllenwandanordnung derart kontrolliert kontinuierlich oder zeitweise eingespeist wird, so dass sich innerhalb des zweiten Raumes ein Druck p2 ausbildet, der größer ist als der Umgebungsdruck p3.

Die sich innerhalb des zweiten Raumes befindliche abgetrocknete Umgebungsluft wird mittels einer FVE abgesaugt und im Wege einer ein- oder mehrfachen Filterung zum Erhalt einer gereinigten trockenen Luft gefiltert, die nachfolgend in den ersten Raum durch die erste Hüllenwandanordnung derart eingespeist wird, so dass sich innerhalb des ersten Raumes ein Druck p1 ausbildet, der größer als der Druck p2 im zweiten Raum ist. Durch Schaffung eines derartigen Druckgefälles vom ersten Raum über den zweiten Raum in die Umgebung ist sichergestellt, dass durch die Hüllenwände jeweils von außen nach innen keinerlei Stoffströmungen gelangen können, selbst im Falle einer lokalen Hüllenwandverletzung. Dies gewährleistet eine dauerhafte partikelfreie und trockene Luftqualität innerhalb des ersten Raumes. Grundsätzlich eignet sich die lösungsgemäß ausgebildete Reinraumanordnung für jegliche Produktions- und Forschungsbereiche mit Anforderungen an geringe Luftfeuchtigkeit und hohe Luftreinheit. Typische Branchen für die Nutzung derartiger Reinraumanordnungen sind Automotive, Mobiltelefon mit deren Batterieproduktion sowie entsprechender Forschung sowie Raumfahrt mit Herstellung und Test von Satelliten. Ebenso eignet sich die lösungsgemäße Reinraumanordnung für den Einsatz in Gebieten wie Optik, Lebenswissenschaften, Biochemie, Bioinformatik, Biologie, Biomedizin, Bioflüssig, Bio- und Gentechnologie, Ernährungswissenschaften, Lebensmitteltechnologie, Medizin, Medizintechnik, Pharmazie und Pharmakologie, Umweltmanagement und Umwelttechnik, Chemie, Automobil, Mikrosystemtechnik, Halbleitertechnik, Automatisierungstechnik und Energiewirtschaft.

Die Vorteile der lösungsgemäßen Reinraumanordnung gegenüber klassischen Trockenreinräumen betreffen eine erheblich schnellere Verfügbarkeit, signifikant geringere bauliche Aufwendungen bei gleichen oder höheren Qualitäten bezüglich Trockenheit und Reinheit bei der Schaffung einer trockenen Reinstluft-Atmosphäre innerhalb des Reinraumes.

Die lösungsgemäße Entkopplung von Trockenheit und Reinheit durch die Schaffung zweier gegenüber der Umgebung abgegrenzter Räume, bietet zudem einen weiteren technologischen Vorteil hinsichtlich zusätzlicher Nutzungsmöglichkeit der trockenen Atmosphäre innerhalb des zweiten Raumes.

Um eine zusätzliche thermische Entkopplung von der Umgebung zu schaffen, sieht eine weitere Ausführungsform eine wenigstens doppelwandige Ausbildung der zweiten Hüllenwandanordnung vor, bei der beide Hüllenwände einen Zwischenraum mit einer innen angebrachten Tragstruktur begrenzen, in dem zudem Unterdruckbedingungen herrschen, um die thermische Leitfähigkeit zu reduzieren und um so eine thermische Entkopplung zu ermöglichen. Da der Bedarf an schnell verfügbaren Trocken-Reinraumflächen bzw. Trocken- Reinräumen enorm ist und weiter zunehmen wird, besteht ein hohes wirtschaftliches Potential, um diese bestehende Bedarfslücke zu schließen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 schematisierte Darstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten Reinraumanordnung,

Fig. 2 Draufsicht auf eine lösungsgemäß ausgebildete Reinraumanordnung, Fig. 3 schematisierte Darstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten

Reinraumanordnung mit einer doppelwandig ausgestalteten zweiten Hüllenwandanordnung,

Fig. 4 mehrlagige Ausgestaltung der zweiten Hüllenwandanordnung und Fig. 5a, b weitere Ausführungsform zur Ausgestaltung der zweiten

Hüllenwandanordnung.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Figur 1 zeigt eine Reinraumanordnung, die aus zwei separaten Hüllenwandanordnungen 1 , 2 zusammengesetzt ist.

Die zweite, äußere Hüllenwandanordnung 2 weist eine flexibel faltbare und zeltartig ausgebildete Hüllenwand 3 auf, die einen inneren Zwischenraum, den sogenannten zweiten Raum R2 nach Außen, d.h. zur Umgebung U begrenzt. Die Hüllenwand 3 der zweiten Hüllenwandanordnung 2 besteht aus einem diffusionsdichten Material, das diffusionsdicht gegenüber Feuchtigkeit ist. Das vorzugsweise Kunststofffolienartig ausgebildete, diffusionsdichte Material weist eine Wasserdampfdurchlässigkeit gemäß DIN 53 122-2 von vorzugsweise kleiner 0,1g H20/(m ² x 24 h) auf. Vorzugsweise ist die hochdichte Hüllenwand 3 aus einer wenigstens einseitig Metall-beschichteten Kunststofffolie gefertigt. Optional umfasst die zumindest einseitig Metall-beschichtete Kunststofffolie zwei oder mehr Schichten, wobei eine erste Schicht eine von einer zweiten Schicht unterschiedliche Eigenschaft aufweist. In einer Ausgestaltung weist die Hüllenwand 3 zumindest drei Schichten auf, wobei die Hüllenwand 3 zumindest eine Schicht aufweist, die aus einem Metall ausgebildet ist, wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Zink etc. Beispielsweise ist die Hüllenwand 3 als Pouch-Folie ausgebildet. Alternativ umfasst die Hüllenwand 3 zumindest eine zumindest bereichsweise Metall-beschichtete Kunststofffolie.

Die Hüllenwand 3 ist bis auf optional innerhalb der Hüllenwand 3 eingearbeitete Türen, Fenster oder Mediendurchführungen (nicht dargestellt) ansonsten vollständig geschlossen. Für einen eigenstabilen Aufbau der zweiten Hüllenwandanordnung 2 ist wenigstens ein sich am Bodenbereich 4 abstützendes Tragelement 5 und/oder wenigstens eine an der zweiten Hüllenwand 3 vorgesehene Aufhängungsvorkehrung 6 vorgesehen.

Der zweite Raum R2 verfügt über einen Lufteinlass 3“ sowie über einen Luftauslass 3‘. Der Lufteinlass 3“ ist über eine Luftleitung 7 mit dem Luftauslass einer Lufttrocknungseinheit LTE verbunden, die außerhalb des zweiten Raumes R2 in der atmosphärischen Umgebung U angeordnet. Die Lufttrocknungs-Einheit LTE vermag über ihren Lufteinlass 8 atmosphärische Umgebungsluft einzusaugen, abzutrocknen und als abgetrocknete Umgebungsluft über die Luftleitung 7 in den zweiten Raum R2 einzuspeisen. Ebenso wie die Hüllenwand 3 ist auch die Zuleitung 7 aus einem gegen Feuchtigkeit diffusionsdichten Material gefertigt.

Ferner ist an der Hüllenwand 3 ein Luftauslass 3‘ vorgesehen, vorzugsweise an einem zur Trockenlufteinspeisung in die äußere Hüllenwandanordnung 2 entfernt liegenden Hüllenwandbereich, der über eine Ableitung mit einem weiteren Lufteinlass 8‘ der LTE mit dieser verbunden ist. Auf diese Weise ist bezüglich der Trockenluftein- und ausspeisung in den und aus dem zweiten Raum R2 ein quasi geschlossener Trockenluftkreislauf geschaffen, um so den Trocknungsgrad innerhalb des zweiten Raumes R2 zum einen schnell zu erreichen und zum anderen mit möglichst geringem Energieaufwand langzeitstabil aufrecht zu erhalten. Der so geschlossene Trockenluftkreislauf ist durch die zusätzliche Ein- bzw. Zuspeisung von abgetrockneter Zuluft aus der atmosphärischen Umgebung über den Lufteinlass 8 der LTE lediglich quasi geschlossen. Bedarfsweise sind die Luftmengen, die durch die Lufteinlässe 8, 8‘ dem LTE zugeführt werden, regelbare bzw. aufeinander abstimmbar.

Die Lufttrocknungs-Einheit LTE stellt eine industrieübliche Luftaufbereitungs-Einheit zur Trocknung dar, die Zuluft aus der Umgebung U durch Kondensation, optional unterstützt durch Sorption, auf einen Trocknungsgrad abzutrocknen, so dass die in den zweiten Raum R2 zugeführte, abgetrocknete Zuluft einen Taupunkt zwischen -20C° und -80C° besitzt. Auf diese Weise bildet sich innerhalb des zweiten Raumes R2 eine trockene, jedoch partikelbehaftete Luftatmosphäre aus, die zudem einen gegenüber dem Umgebungsdruck p3 vorherrschenden Überdruck p2 besitzt.

Innerhalb der zweiten Hüllenwandanordnung 2 ist separat und beabstandet zu dieser eine weitere Hüllenanordnung, die sogenannte erste Hüllenanordnung 1 angeordnet, die gleichsam über eine flexibel faltbare, den inneren ersten Raum R1 unmittelbar zugewandte Hüllenwand 9 besitzt, die jedoch im Unterschied zur Hüllenwand 3 nicht diffusionsdicht, sondern aus einem luftdurchlässigen, reinraumtauglichen Material besteht, das einerseits über kein oder nur geringes Eigenemissionsverhalten von Partikeln und Fasern besitzt und andererseits die Möglichkeit einer Luftdurchströmung eröffnet.

Zum Zwecke der Herstellung einer trockenen Reinraumatmosphäre innerhalb des ersten Raumes R1 ist innerhalb des zweiten Raumes R2 eine Filterventilator-Einheit FVE angebracht, über deren Lufteinlassbereich 10 die sich innerhalb des zweiten Raumbereiches R2 enthaltene abgetrocknete Umgebungsluft angesaugt wird, die innerhalb der Filterventilator-Einheit FVE gereinigt und über deren Luftauslassbereich 11 und einer sich an diesen anschließenden Zuleitung 12 durch die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 in den ersten Raum R1 eingespeist wird. Vorzugsweise ist der Lufteinlassbereich 10 der FVE in räumlicher Nähe zum Ort der Trockenlufteinspeisung in den zweiten Raum R2 angeordnet. Der Reinheitsgrad der in den ersten Raum R1 eingespeisten abgetrockneten Reinluft ist je nach Anforderungen wählbar und entspricht vorzugsweise den in den ISO-Klassen

1 bis 9 nach DIN EN ISO 14644-1 vorgegebenen Reinheitsklassen. Um die darin definierten Reinheitsklassen innerhalb des ersten Raumbereiches R1 zuverlässig und möglichst langzeitstabil aufrechterhalten zu können, sind sowohl die Hüllenwand 9 als auch die Zuleitung 12, die den Luftauslassbereich 11 der Filterventil-Einheit FVE mit der ersten Hüllenwandanordnung 1 verbindet, aus reinraumtauglichem Material entsprechend den Normen DIN EN ISO 14644-14 und DIN EN ISO 14644-

15 gefertigt.

Die Einspeisung der abgetrockneten Rein- oder Reinstluft in den ersten Raum R1 erfolgt über ein im Deckenbereich der ersten Hüllenwandanordnung 1 angebrachtes Luftleitplenum 13, das mittels geeigneter Luftleitstrukturen die in das Luftleitplenum 13 eingeleitete trockene Rein- bzw. Reinstluft vertikal nach unten in Richtung des Bodenbereiches 4 verteilt. Vorzugsweise erfolgt die vertikal nach unten gerichtete Luftverteilung mit Hilfe des Luftleitplenums 13 möglichst flächig homogen, d.h. die vertikale nach unten orientierte Luftabströmung erfolgt vollflächig über die gesamte Abströmfläche des vertikal nach unten geöffneten Luftleitplenums 13.

Das Luftleitplenum 13 ist bis auf die Abströmfläche nach unten in den ersten Raum R1 luftdicht bzw. nahezu luftdicht ausgebildet.

Die erste Hüllenwandanordnung 1 bildet wie auch die zweite Hüllenwandanordnung

2 eine eigentragfähige, selbständige und separate Baueinheit, die ihrerseits entweder eine sich auf dem Bodenbereich 4 abstützende Tragstruktur 5‘ und/oder wenigstens eine an der Hüllenwand 9 angebrachte Aufhängungsvorkehrung 6‘ aufweist.

Zur Minimierung von elektrostatischen Feldern bzw. Aufladungen ist die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 elektrostatisch ableitfähig ausgeführt und über einen Erdungspunkt 14 verbunden. In gleicher weise ist zur Minimierung von elektrostatischen Feldern bzw. Aufladungen der diffusionsdichten Hüllenwand 3 diese ebenfalls elektrostatisch ableitfähig ausgeführt und über einen Erdungspunkt 20 elektrisch verbunden.

Gleichsam der zweiten Hüllenwandanordnung 2 sieht auch die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 wenigstens eine Tür zum Betreten des ersten Raumes R1 vor. Optional können Fenster oder weitere Mediendurchführungen innerhalb der Hüllenwand 9 integriert sein, die nicht in Figur 1 dargestellt sind.

Zur Luftabführung der Rein- oder Reinstluft aus dem ersten Raumbereich R1 in den zweiten Raumbereich R2 ist die Hüllenwand 9 der ersten Hüllenwandanordnung 1 ganzflächig aus luftdurchlässigem reinraumtauglichem Gewebematerial gefertigt, d.h. aufgrund eines sich in dem ersten Raum R1 einstellenden Überdrucks p1 gegenüber dem Druck p2 im zweiten Raum R2 erfolgt eine ganzflächige Luftdurchströmung von trockener Reinluft durch die Hüllenwand 9 in den zweiten Raum R2. Zudem weist die Hüllenwand 9 vorzugsweise im bodennahen Bereich wenigstens eine Öffnung 15, vorzugsweise in Form eines um laufenden Bodenspaltes auf, über die bzw. den der größte Anteil der aus dem ersten Raum R1 in den zweiten Raum R2 gerichtete trockene Reinluft entweichen kann, siehe dort Luftabströmungspfeile. Somit zirkuliert die Luft zwischen beiden Räumen R2 und R1 , wobei sich statische Druckverhältnisse p1 , p2 zum Umgebungsdruck p3 dergestalt einstellen, so dass gilt, p1 > p2 > p3.

Somit ist sichergestellt, dass zum einen weder Luftfeuchtigkeit noch eine Partikelkontamination in den ersten Raum R1 eindringen bzw. erfolgen können, zum anderen ist sichergestellt, dass ein personen-, maschinen- oder prozessbedingter Feuchtigkeits- und/oder Partikeleintrag in den ersten Raum R1 gezielt vom ersten Raum R1 in den zweiten Raum R2 ausgetragen werden können. Durch die kontinuierliche Luftdurchströmung des ersten Raumes R1 mit der damit verbundenen kontinuierlichen Luftfilterung mit Hilfe der Filterventilator-Einheit FVE sowie der kontinuierlichen oder zeitweisen Trockenluft-Einspeisung mittels der Lufttrocknungs- Einheit LTE in den zweiten Raum R2 ist die Ausbildung und Aufrechterhaltung einer trockenen Reinraumatmosphäre innerhalb des ersten Raumes R1 gewährleistet. Figur 2 stellt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der lösungsgemäßen Reinraumanordnung dar. Die diffusionsdichte Hüllenwand 3 trennt den zweiten Raum R2 gegen die atmosphärische Umgebung U ab. Unmittelbar an der Hüllenwand 3 grenzt eine Trockenschleusenkammer 16 an, die sowohl von der Hüllenwand 3 als auch einer Kammerwand 17 begrenzt ist. Über eine erste, in der Hüllenwand 3 eingebrachte Schleusentür 18 ist ein Zugang aus der atmosphärischen Umgebung in die Trockenschleusenkammer 16 möglich. Über eine zweite in der Kammerwand 17 eingebrachte Schleusentür 19 ist ein Zugang zwischen dem zweiten Raum R2 und der Trockenschleusenkammer 16 möglich.

In dem in Figur 2 dargestellten Fall speist die LTE abgetrocknete Zuluft über die Zuleitung 7 durch den Lufteinlass 3“ in den zweiten Raum R2 ein. An der zur Einspeisestelle 3“ gegenüber liegenden Hüllenwand ist der Luftauslaß 3‘ vorgesehen, der über eine Zuleitung mit dem weiteren Lufteinlaß 8‘ der LTE verbunden ist. Zusätzlich sieht die LTE einen Lufteinlaß 8 zur Ansaugung von atmosphärischer Umgebungsluft vor. Je nach Bedarf können die über die Lufteinlässe 8, 8‘ der LTE zugeführten Luftmengen kontrolliert aufeinander abgestimmt eingestellt werden. So kann beispielsweise die atmosphärische Zuluft über den Lufteinlass 8 bedarfsweise vollständig gesperrt werden, so dass die Zulufteinspeisung und Luftabführung in und aus dem zweiten Raum R2 vollständig in einem geschlossenen Luftkreislauf geführt ist.

Im Inneren des zweiten Raumes R2 befindet sich die erste Hüllenwandanordnung 1 , deren luftdurchlässige Hüllenwand 9 den ersten Raum R1 gegenüber dem zweiten Raum R2 abtrennt. Zur Einspeisung abgetrockneter Rein- bzw. Reinstluft aus dem zweiten Raum R2 in den ersten Raum R1 dienen mehrere FVE, um so eine möglich stark ausgebildete Trockenluft-Reinluft-Einspeisung in den ersten Raum R1 zu ermöglichen.

Die in Figur 1 illustrierte Reinraumanordnung eignet sich insbesondere für jegliche Produktions- und Forschungsbereiche mit Anforderungen sowohl an geringe Luftfeuchtigkeit als auch hohe Reinheit. Typische Branchen für die Nutzung sind Automotive, Mobiltelefon-Fertigung sowie deren Batterieproduktion und Batterieforschung, Raumfahrt, insbesondere Herstellung und Tests von Satelliten.

Figur 3 zeigt eine Modifikation bzw. Ergänzung der in Figur 1 illustrierten Reinraumanordnung, deren zweite Hüllenwandanordnung 26, nicht wie in Figur 1 dargestellt, aus nur einer hochdichten Hüllenwand 3, die aus einem gegenüber Feuchtigkeit diffusionsdichtem Material besteht, sondern aus zwei flexibel faltbaren, gegenüber Feuchtigkeit diffusionsdichten zweiten Hüllenwänden 27, 28 besteht, die jeweils einen Zwischenraum 21 begrenzen, innerhalb dem eine die beiden zweiten Hüllenwände 27, 28 auf Abstand haltende und in Hüllenwand-Längsrichtung durchströmbare Tragstruktur 22 angeordnet ist. Der Zwischenraum 21 wird von beiden zweiten Hüllenwänden 27, 28 fluiddicht umschlossen, um auf diese Weise eine gegenüber der Umgebung U zusätzliche thermische Barrierefunktion zu schaffen. Insbesondere bei Applikation von Unterdrück innerhalb des Zwischenraums 21 fungiert die doppelwandige zweite Hüllenwandanordnung 26 als thermische Isolierschicht neben der bereits erläuterten lösungsgemäßen Diffusionsdichtheit gegenüber Feuchtigkeit. Der Unterdrück innerhalb des Zwischenraums 21 kann durch einmaliges Absaugen und nachfolgendes hermetisches Abdichten des Zwischenraumes 21 erfolgen oder wie in Figur 3 optional dargestellt, durch fluiddichten Anschluss an einer Unterdruckquelle 23. Die Unterdruckquelle 23 kann kontinuierlich, geregelt oder gesteuert betrieben werden, um für einen aktiv überwachten Unterdrück P4 innerhalb des Zwischenraums 21 zu sorgen.

In vorteilhafter Ergänzung ist an oder in der zweiten Hüllenwandanordnung 26 eine Sensoreinheit 24 zur Erfassung eines innerhalb des Zwischenraumes 21 herrschenden Druckes P4 und zur Erzeugung eines von dem Druck P4 abhängigen Sensorsignals angeordnet, das als Regel- oder Steuergröße für eine Regel- oder Steuereinheit 25 dient, die die Unterdruckquelle 23 entsprechend regelt bzw. steuert. Alle übrigen Komponenten die in Figur 3 dargestellt sind, sind bereits mit den Bezugszeichen versehen, die bereits i.V.m. Figur 1 erläutert worden, so dass auf eine wiederholte Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wird.

Figur 4 stellt eine weitere Ausführungsalternative für eine thermisch isolierende zweite Hüllenwandanordnung 26 dar, die aus drei flexibel faltbaren zweiten Hüllenwänden 27, 28, 29 besteht, die jeweils zwei Zwischenräume 21 , 21* einschließen, in denen jeweils eine durchströmbare Tragstruktur 22 eingebracht ist, um die jeweiligen zweiten Hüllenwände 27, 28, 29 mechanisch belastbar voneinander zu beabstanden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweils zweiten Hüllenwände 27, 28, 29 jeweils endseitig fluiddicht verbunden 30 und schließen jeweils den inneren Zwischenraum 21 , 21* hermetisch ab. Im Inneren der Zwischenräume 21 , 21* herrschen Unterdruckbedingungen, so dass die in Figur 4 schematisiert dargestellte Hüllenwandanordnung 2 über thermisch isolierende Eigenschaften verfügt.

Figur 5a zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform für eine thermisch isolierende, zweite Hüllenwandanordnung 26. Figur 5b zeigt einen Querschnitt durch die entsprechende Hüllenwandanordnung 26. Im Falle der Figur 5b besteht die zweite Hüllenwandanordnung 26 aus zwei voneinander beabstandeten jeweils diffusionsdichte Hüllenwände 27, 28, die jeweils einen Zwischenraum 21 begrenzen, innerhalb dem eine Tragstruktur 22 eingebracht ist. Aus Stabilitätsgründen und der Eröffnung einer möglichst großflächigen Ausbildung der zweiten Hüllenwandanordnung 26 sind jeweils beide zweite Hüllenwände 27, 28 durch arrayförmige Verbindungsbereiche 26 in Form von Sicken oder ähnlichen miteinander gefügt, um auf diese Weise einerseits die unterdruckbedingte auf die Tragstruktur 22 wirkende Flächenbelastung zu reduzieren, insbesondere bei der Ausbildung großflächiger zweiter Hüllenwandanordnungen 26 , zum anderen kann auf diese Weise die Eigentragfähigkeit der flächigen Hüllenwandanordnung verbessert werden. Die lösungsgemäße Reinraumanordnung ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Verfügbarkeit zudem mit geringen baulichen Aufwendungen bei gleichen oder höheren Qualitäten in Bezug auf die Bereitstellung eines trockenen Reinraumes. Durch die Entkopplung für die Erzeugung von trockener Luft sowie trockener reiner Luft ist eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit beim Betrieb der lösungsgemäßen Reinraumanordnung gewährleistet.

Bezugszeichenliste erste Hüllenwandanordnung zweite Hüllenwandanordnung Hüllenwand Außen ‘ Luftauslass “ Lufteinlass Bodenbereich

Tragelement ‘ Tragelement Aufhängungsvorkehrung ‘ Aufhängungsvorkehrung Luftauslass

Lufteinlass ‘ weitere Lufteinlass

Hüllenwand Innnen 0 Lufteinlassbereich 1 Luftauslassbereich 2 Zuleitung 3 Luftleitplenum 4 Erdungspunkt Hüllenwand Innen 5 Öffnung 6 Trockenschleusenkammer 7 Kammerwand 8 erste Schleusentür 9 zweite Schleusentür 0 Erdungspunkt Hüllenwand Außen 1 , 21* Zwischenraum 2 durchströmbare Tragstruktur 3 Unterdruckquelle 4 Sensoreinheit 25 Regel- oder Steuereinheit

26 zweite Hüllenwandanordnung

27, 28, 29 zweite Hüllenwände

30 hermetischer Abschluss

FVE Filter-Ventilator-Einheit

LTE Lufttrocknungs-Einheit

P1 ,P2,P3,P4 Druckwerte

R1 erster Raum

R2 zweiter Raum

U Umgebung