CH656329A5 - Procede de nettoyage. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé de nettoyage, notamment un procédé pour le nettoyage d'ateliers de fabrication de circuits intégrés à grande échelle ou à très grande échelle (circuits désignés habituellement par les initiales LSI et VLSI, respectivement), ou encore pour le nettoyage d'ateliers de fabrication de produits biopharmaceutiques, pour le nettoyage de salles d'opération, d'ateliers de nettoyage de machines de précision et d'usines de préparation d'aliments stériles, ainsi que pour le nettoyage d'objets se trouvant dans ces ateliers et ces salles, ainsi que pour le nettoyage des vêtements qui y sont portés par le personnel ou les patients.

Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé selon lequel on envoie de l'air renfermant au moins 1,75 • 106 particules de brouillard par mètre cube (ce qui correspond à au moins 50000 particules de brouillard par pied cube), ces particules ayant des dimensions n'excédant pratiquement pas 0,5 micron, dans des ateliers de fabrication de circuits intégrés à très grande échelle, des usines de préparation d'aliments stériles, des chambres de nettoyage par «douche d'air», se trouvant dans ces ateliers ou usines, et dans lesquelles le personnel se rend avant de commencer le travail, ou dans les chambres des malades graves, afin de nettoyer les objets.

En général, les hôpitaux, les usines de fabrication de produits pharmaceutiques, les laboratoires, etc., requièrent une atmosphère propre, ne contenant pas de poussières ou de microbes. Par conséquent, on utilise des moyens de nettoyage de l'air, par exemple au moyen d'un filtre à air, ou bien en établissant un rideau d'air aux entrées et aux sorties, des locaux. Toutefois, ces moyens ne permettent pas l'obtention d'un gaz suffisamment propre, et l'utilisation d'une chambre à «douche d'air» ne permet également pas l'obtention d'un gaz suffisamment propre.

La présente invention résulte d'une étude assidue du nettoyage qui a permis de découvrir que plus une goutte d'eau est petite, plus sa tension superficielle est faible, et que, lorsqu'une goutte d'eau devient une particule de brouillard de 0,5 micron ou moins, elle adhère fortement à des objets microscopiques et que, en outre, si l'on met un gaz contenant 1,75 - 106, ou davantage, particules de brouillard de ce genre par mètre cube (au moins 50000 particules par pied cube) en contact avec un objet, le gaz adhère non seulement à la poussière microscopique, mais également aux virus, ainsi qu'aux bactéries, aux moisissures, champignons microscopiques et spores présents sur cet objet et les emporte avec lui, ce qui permet le nettoyage de l'objet. En outre, on a découvert qu'une atmosphère gazeuse dans laquelle sont suspendues de telles particules microscopiques d'eau peut nettoyer l'atmosphère, tout en présentant en outre l'avantage inattendu consistant dans le fait que bien que des gouttes d'eau soient présentes, l'objet ne devient pas humide, même si le nombre de particules de brouillard est élevé, à condition que les dimensions de chacune des particules de brouillard ne soient pratiquement pas supérieures à 0,5 micron. On a également découvert, en tant que résultat d'études complémentaires, que lorsque l'on fait passer un gaz ordinaire à travers une atmosphère gazeuse renfermant en suspension des gouttes d'eau microscopiques, le gaz ordinaire subit une purification poussée, de sorte qu'il devient ultra-pur, et que l'on peut directement envoyer un gaz ainsi hautement purifié dans différentes chambres, parties d'ateliers et autres locaux du même genre. La présente invention est donc fondée sur ce nouvel en-5 seignement, et elle résulte d'essais et recherches nombreux et répétés concernant, en particulier, un procédé industriel de production d'un gaz contenant en suspension des particules d'eau microscopiques.

En conséquence, l'un des buts essentiels de l'invention est de fournir un procédé de nettoyage d'un objet, et le procédé selon l'in-lo vention est caractérisé en ce qu'il comprend le traitement de l'objet à nettoyer par un gaz renfermant un grand nombre de particules de brouillard en suspension ayant des dimensions ne dépassant pratiquement pas 0,5 micron.

L'air utilisé pour la mise en œuvre de l'invention, qui contient en 15 suspension un grand nombre de particules de brouillard ayant des dimensions ne dépassant pratiquement pas 0,5 micron peut être produit au moyen d'un appareil tel que celui qui sera décrit ci-dessous. Bien entendu, lorsqu'un gaz inerte est nécessaire, il suffit d'utiliser, par exemple, de l'azote, au lieu d'air.

20 L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre de formes d'exécution particulières d'un appareil pour la mise en œuvre du procédé et d'une installation comprenant un tel appareil, faite à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé,

dans lequel:

25 , . .

la fig. 1 représente une forme d'execution d'un appareil produisant un gaz contenant un brouillard;

la fig. 2 représente une autre forme d'exécution de l'appareil de production d'un gaz contenant un brouillard;

30 la fig. 3 est une vue en coupe de la partie supérieure de l'appareil représenté à la fig. 2;

la fig. 4 est une vue en coupe de l'appareil de la fig. 2, dans la partie centrale de ce dernier;

la fig. 5 est une représentation schématique d'une installation 35 complète, dans laquelle le procédé selon l'invention est mis en œuvre pour le nettoyage d'un atelier de type existant pour la fabrication de semiconducteurs ;

la fig. 6 représente un échangeur thermique qui peut être disposé après l'appareil producteur du gaz contenant un brouillard, et 40 la fig. 7 est une vue en coupe de la partie supérieure de l'échan-geur thermique représenté à la fig. 6.

En se référant tout d'abord à la fig. 1, on va décrire la version la plus fondamentale d'un appareil de production d'un gaz contenant un brouillard, cet appareil présentant une pluralité de buses 2 d'in-45 jection d'eau disposées sur la paroi latérale d'un réservoir 1. De préférence, ces buses 2 sont disposées en alternance, de sorte que les buses placées sur les surfaces latérales opposées sont légèrement décalées les unes par rapport aux autres. En d'autres termes, il est souhaitable que les buses en regard les unes des autres ne soient pas dis-50 posées dans le prolongement des mêmes lignes droites. L'eau injectée par chaque buse d'injection d'eau 2 traverse l'intérieur du réservoir 1, comme représenté par les lignes en traits discontinus D, et frappe la surface latérale opposée en formant des gouttes d'eau microscopiques E qui remplissent le réservoir 1. Dans ces conditions, lorsque 55 l'on envoie un gaz à partir de la partie inférieure du réservoir 1, comme représenté par la flèche A, à travers le réservoir 1 vers le haut de celui-ci, le gaz entraîne facilement les gouttes d'eau microscopiques, et il est ensuite évacué par une ouverture ménagée à la partie supérieure du réservoir 1, en fournissant le gaz désiré contenant un 60 brouillard en suspension. Si nécessaire, l'appareil peut être agencé de manière qu'une ou plusieurs plaques déflectrices (non représentées) soient disposées à l'intérieur du réservoir 1 soit verticalement, soit inclinées selon un certain angle (en série, en parallèle, ou en alternance), les jets d'eau étant orientés de manière à frapper chaque 65 plaque déflectrice en formant les gouttes d'eau microscopiques. On fait passer à travers un filtre le gaz résultant, qui contient les gouttes d'eau microscopiques, de façon qu'il ne renferme plus que des particules de brouillard ayant des dimensions ne dépassant pratiquement

3

656329

pas 0,5 micron, ce gaz étant ensuite utilisé pour nettoyer un objet. Dans ce cas, on peut utiliser n'importe quel filtre approprié. Lors du passage du gaz à travers le filtre, les gouttes d'eau de grandes dimensions, telles que celles qui sont plus grandes qu'un micron, sont brisées sous le choc lorsqu'elles viennent en contact avec le filtre, et disparaissent par évaporation, de sorte que les gouttes d'eau de grandes dimensions sont pratiquement éliminées.

Les fig. 2, 3 et 4 illustrent, en combinaison, un appareil plus efficace de production d'un gaz renfermant un brouillard en suspension, au moyen duquel la température est réglée.

On va maintenant décrire, à titre d'exemple, la production d'un gaz renfermant un brouillard refroidi. Il est à remarquer que l'on peut facilement produire un gaz renfermant un brouillard réchauffé en remplaçant le système de refroidissement décrit ci-dessous par un dispositif de chauffage.

Le dispositif représenté à la fig. 2 comprend un cyclone 40 muni d'un orifice d'entrée d'air 42 qui est disposé tangentiellement en haut de la partie cylindrique 41 du cyclone. Le centre de la partie cylindrique 41 est muni d'un tuyau de sortie 43 qui s'étend vers le bas. Le tuyau de sortie 43 est muni d'une canalisation d'injection d'eau froide 44 qui entoure le tuyau de sortie 43, coaxialement avec celui-ci. Le tuyau d'injection 44 est muni d'une pluralité de buses d'injection 45. Un tuyau d'évaporation 47 d'un dispositif de refroidissement est disposé à l'intérieur de la partie cylindrique 41 du cyclone 40. La canalisation d'évaporation 47 et les buses d'injection 45 peuvent être disposées de façon que leurs positions soient entièrement ou partiellement décalées l'une par rapport aux autres, et elles sont disposées de façon que l'eau provenant des buses d'injection 45 est injectée perpendiculairement sur les parties correspondantes du tuyau d'évaporation 47, sous forme pulvérisée ou sous forme de jet. Le dispositif comprend également un filtre 48, un réservoir d'eau 49 et une pompe 50, disposés dans cet ordre à l'extrémité inférieure d'une partie conique 51 du cyclone 40. L'eau froide est donc remise en circulation dans la direction indiquée par les flèche B, c'est-à-dire à travers la série constituée par la pompe 50, un tuyau de recyclage 48, le tuyau d'injection 44, la partie cylindrique 41 du cyclone, la partie conique 51 du cyclone, le filtre 48, le réservoir d'eau 49 et la pompe 50. Un agent réfrigérant, par exemple un agent réfrigérant à haute température (1 à 5°C) circule à travers le tuyau d'évaporation 47, dans la direction indiquée par les flèches C. On envoie un gaz dans le cyclone 40 par l'orifice d'entrée 42 dans la direction indiquée par la flèche A, et ce gaz entraîne des gouttes d'eau microscopiques tout en étant également refroidi dans le cyclone 40 en formant ainsi le gaz désiré, que l'on fait ensuite passer par le tuyau de sortie 43 en vue de son utilisation. Lorsque l'eau injectée ou pulvérisée en D en provenance des buses d'injection 45 ménagées dans le tuyau d'injection 44 vient buter contre le tuyau d'évaporation 47 du dispositif de réfrigération et/ou les surfaces latérales de la partie cylindrique 41, comme représenté en E, des particules de brouillard sont engendrées (et, simultanément, le courant d'eau qui vient frapper contre le tuyau d'évaporation 47 échange de la chaleur avec l'agent réfrigérant qui circule à travers le tuyau 47, et il est ainsi refroidi), et les gouttes d'eau sont refroidies. Lors de son passage à travers une telle atmosphère, comme représenté par les flèches A, le gaz entraîne des gouttes d'eau microscopiques et échange également de la chaleur avec les gouttes d'eau refroidies, de sorte qu'il est également refroidi, et constitue ainsi le gaz désiré.

La fig. 5 est une représentation schématique d'une installation complète dans laquelle le procédé selon l'invention est appliqué de manière pratique pour le nettoyage d'un atelier de fabrication en série de mémoires à accès aléatoire (Random access memories ou RAM) de 64 kilobits. On envoie, dans la direction indiquée par les flèches A, le gaz contenant un brouillard produit dans le cyclone 40,. de la manière décrite ci-dessus, dans un cyclone d'élimination de gouttes d'eau 50. Plus particulièrement, le gaz prélevé du cyclone 40 entre dans le cyclone d'élimination de gouttes d'eau 50 par une ouverture qui est disposée tangentiellement dans une paroi latérale du cyclone 50. Au cours de la circulation du gaz dans le cyclone d'élimination de gouttes d'eau 50, les gouttes d'eau en excès, ainsi que celles de grandes dimensions, sont éliminées, de sorte que l'on obtient un gaz contenant en suspension au moins 90% de particules de brouillard ayant des dimensions n'excédant pas 0,5 micron, ce 5 gaz étant prélevé par un tuyau de sortie disposé dans la partie centrale du cyclone 50. Le gaz renfermant un brouillard qui est ainsi prélevé est envoyé dans une chambre à douche d'air 60 à travers un tuyau P muni d'un filtre F, afin d'assurer le nettoyage du personnel sur le point de travailler dans un local de travail ultra-propre"70 ad-îo jacent à la chambre de nettoyage par douche d'air 60. Simultanément, on envoie directement dans le local de travail ultra-propre 70 une partie du gaz renfermant le brouillard. Ainsi, le gaz nettoyé qui ne contient pas de poussières est envoyé dans le'local, et il est également utilisé pour le lavage des substrats de silicium utilisés pour la 15 fabrication de circuits intégrés de type LSI" (circuits intégrés à intégration à grande échelle). En outre, si nécessaire, il est possible que, au lieu d'utiliser directement le gaz renfermant le brouillard, on envoie de l'air ordinaire à travers une'douche du gaz, de sorte que cet air est purifié et que l'on utilise l'air ainsi purifié. Le gaz utilisé 20 dans le local de travail ultra-propré 70 est évacué de ce local et recyclé dans le cyclone 40 à travers le tuyau P et une soufflante F, et • l'on répète le cycle. Il a pu être vérifié expérimentalement que ce procédé permet le maintien d'Un local de travail ultra-propre dans des conditions extrêmes de pureté, telles qu'un espace ayant un 25 volume de l'ordre de 0,028 mètre cube (un pied cube) renferme moins d'une particule de poussière ayant des dimensions supérieures à 0,5 micron. Cela est à comparer avec les plusieurs dizaines de milliers de particules de poussière qui sont en suspension dans un volume d'air comparable dans un atelier ordinaire. De ce point de 30 vue, on comprendra que le procédé selon la présente invention donne des résultats extraordinairement bons.

En outre, il est possible de porter le gaz à une température optimale, tout en rendant les particules de brouillard plus petites afin d'en augmenter les effets, en plaçant un échangeur thermique 100 35 après le cyclone d'élimination de gouttes d'eau 50, comme représenté aux fig. 6 et 7, et en faisant passer le gaz renfermant le brouillard à travers cet échangeur thermique 100.

On va maintenant décrire l'échangeur thermique 100.

Le centre d'un cylindre 101 est muni d'un tuyau d'évacuation 40 d'air 105 qui s'étend verticalement. Le tuyau d'évacuation d'air 105 communique avec une canalisation d'air 105' disposée à l'extérieur du cylindre 101. En conséquence, de l'air provenant d'un tuyau d'entrée d'air 104 atteint la partie inférieure du cylindre 101, tout en suivant un parcours en spirale à l'intérieur de celui-ci, et il s'élève à 45 partir de la partie inférieure du tuyau d'évacuation d'air 105, dans la direction indiquée par les flèches. En outre, l'intérieur du cylindre 101 est muni d'un tuyau extérieur 106 et d'un tuyau intérieur 107. La partie inférieure de chacun des tuyaux 106, 107 est en communication avec une pompe 108 disposée à l'extérieur du cylindre 101, 50 afin de faire circuler dans ce tuyau de l'eau chaude ou froide qui est évacuée par des orifices 109, 110 disposés à la partie supérieure du cylindre 101. Une pluralité de buses d'injection d'eau Illa, 111b,... ménagées dans une canalisation d'eau de lavage 111 sont pratiquées aux parties supérieure et inférieure du cylindre 101. Les buses Illa, 55 111b,... sont disposées de façon à être dirigées vers les faces supérieures et inférieures des rangées verticales de chacun des tuyaux 106 et 107, de sorte que l'eau de lavage peut être projetée en direction des tuyaux 106, 107 et des surfaces intérieures du cylindre 101, de même que vers les surfaces extérieures du tuyau d'évacuation d'air 60 105. Un canal d'évacuation 112' est ménagé à la partie inférieure de la partie conique 102, de sorte qu'il est possible d'évacuer l'eau de lavage ou l'eau produite par le refroidissement du gaz du cylindre 101. En conséquence, les poussières, etc., contenues dans l'air entrant par le tuyau d'alimentation 104 sont séparées dans le cylin-65 dre 101, grâce à un effet de cyclone, et l'air est chauffe ou refroidi à une température optimale au moyen des tuyaux 106,107. L'air ainsi chauffé ou refroidi à la température optimale est envoyé vers l'extérieur par le tuyau d'évacuation d'air 105. D'autre part, les poussiè-

656 329

4

res, etc., séparées, peuvent être entraînées en alimentant en eau les tuyaux de lavage 111 et en giclant l'eau par les buses Illa, 111b,...

Du fait que l'air ainsi traité renferme en suspension un grand nombre de particules de brouillard ayant des dimensions n'excédant pas 0,5 micron, on peut nettoyer n'importe quel objet en traitant celui-ci avec ce gaz.

Bien que, lors de la mise en œuvre de l'invention on utilise généralement de l'air comme gaz, il est possible d'utiliser d'autres gaz, par exemple du gaz carbonique, de l'azote ou un gaz rare, dans le cas où l'on désire éviter une oxydation. D'autre part, on peut également utiliser de l'oxygène. En d'autres termes, il est possible d'utiliser, à volonté, différents gaz appropriés, ainsi que des mélanges de tels gaz.

Les particules de brouillard ayant des dimensions n'excédant pas 0,5 micron, qui sont utilisées pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, ont une tension superficielle extrêmement faible, et elles adhèrent, par conséquent, facilement à des objets ou de la poussière en suspension dans l'air. Il est à supposer que le poids des particules de poussière sur lesquelles ont adhéré des particules de brouillard augmente, et que, par conséquent, il est possible d'éliminer les poussières par soufflage.

En particulier, du fait que le procédé selon l'invention recourt à des particules de brouillard microscopiques, il est possible d'éliminer non seulement des poussières microscopiques, mais également des bactéries et des virus, de sorte que l'on peut nettoyer un objet aussi bien de manière physique que biologique. Jusqu'à présent, l'élimination des virus a été effectuée au moyen d'un filtre à air ou d'un dispositif du même genre. Du fait que les virus ont des dimensions aussi faibles que 0,5 à 0,01 micron, il est toutefois impossible de les éliminer de manière suffisante par ce procédé connu. En consé-5 quence, le nettoyage d'un local par le procédé selon la présente invention réduit le risque que les personnes se trouvant dans ce local s'enrhument. Par conséquent, le procédé selon l'invention présente des avantages considérables pour l'utilisation dans les hôpitaux, les pharmacies, les laboratoires, les maternités, etc.

10 En outre, du fait que le procédé selon l'invention permet d'éviter la présence de bactéries diverses, ce procédé peut être utilisé pour le lavage des aliments et des appareils utilisés dans les ateliers de préparation de produits alimentaires. Par conséquent, le procédé selon l'invention convient également particulièrement bien pour l'utilisa-15 tion dans les magasins d'alimentation, les supermarchés, etc., par exemple pour la décongélation de viandes surgelées et la conservation de salades, légumes, poissons frais et préparations de viandes. En particulier, le procédé selon l'invention permet la fabrication de jambons crus, en permettant d'éviter les limitations habituelles aux-20 quelles une telle fabrication est soumise, en raison du danger de contamination par différentes bactéries.

Comme décrit ci-dessus, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour le nettoyage du matériel et accessoires utilisés pour les opérations chirurgicales, ainsi que pour le nettoyage des machines 25 de précision, du fait de l'extrême pureté qu'il permet d'obtenir. En outre, on peut envisager l'utilisation de ce procédé dans le domaine médical, par exemple pour le lavage des poumons.

2 feuilles dessins

Claims (2)

656329 2 REVENDICATIONS

1. Procédé de nettoyage, caractérisé en ce qu'il comprend le traitement de l'objet à nettoyer par un gaz renfermant en suspension un grand nombre de particules de brouillard ayant des dimensions ne dépassant pas 0,5 micron.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de particules de brouillard en suspension dans le gaz est d'au moins 1,75-106 par mètre cube, ledit gaz étant obtenu par pulvérisation d'eau avec impact sur un objet, de manière à produire des gouttes d'eau microscopiques en suspension dans un gaz, les gouttes d'eau de grandes dimensions étant ensuite éliminées de ce gaz.