आधुनिक औद्योगिक उत्पादन में, कई उच्च-तकनीकी उत्पादों और सटीक विनिर्माण प्रक्रियाओं को अत्यधिक उच्च स्तर की पर्यावरणीय स्वच्छता की आवश्यकता होती है। छोटे धूल कण, सूक्ष्मजीव, या यहां तक कि रासायनिक अणु भी उत्पाद दोष, प्रदर्शन में गिरावट, या यहां तक कि सुरक्षा खतरे पैदा कर सकते हैं। यहीं पर क्लीनरूम आता है, जो उत्पाद की गुणवत्ता और उत्पादन दक्षता सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण सुविधा बन जाता है।
एक क्लीनरूम, जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, एक बंद जगह है जहां हवा में मौजूद कणों की सांद्रता को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। यह इनडोर हवा में धूल, सूक्ष्मजीवों, रासायनिक प्रदूषकों और अन्य संदूषकों को विशिष्ट मानकों तक सीमित करने के लिए सटीक वायु शोधन उपकरण और प्रणालियों की एक श्रृंखला का उपयोग करता है। इसका मुख्य उद्देश्य उत्पादन या प्रयोग के लिए एक नियंत्रित, अल्ट्रा-स्वच्छ वातावरण प्रदान करना है।
एक क्लीनरूम का स्वच्छता स्तर एक ही आकार का मानक नहीं है; इसके बजाय, इसे आवेदन आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न स्वच्छता कक्षाओं में विभाजित किया गया है। सबसे आम वर्गीकरण मानक ISO 14644-1 अंतर्राष्ट्रीय मानक है, जो हवा के प्रति घन मीटर में विभिन्न आकारों (जैसे, 0.1 माइक्रोमीटर, 0.5 माइक्रोमीटर, 5 माइक्रोमीटर, आदि) के कणों की संख्या के आधार पर स्वच्छता को परिभाषित करता है। स्वच्छता वर्ग संख्या जितनी छोटी होगी, स्वच्छता स्तर उतना ही अधिक होगा, और पर्यावरणीय नियंत्रण आवश्यकताएं उतनी ही अधिक सख्त होंगी।
ISO क्लास 9: यह सबसे कम स्वच्छता वर्ग है, जो एक विशिष्ट इनडोर वातावरण के समान है, लेकिन फिर भी वायु प्रवाह नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
ISO क्लास 7/8: आमतौर पर खाद्य और पेय उत्पादन, और सामान्य इलेक्ट्रॉनिक्स असेंबली जैसे उद्योगों में पाया जाता है।
ISO क्लास 5: अर्धचालक निर्माण, सटीक उपकरण, और चिकित्सा उपकरण उत्पादन में अक्सर उपयोग किया जाने वाला वर्ग। इस स्तर पर, हवा के प्रति घन मीटर में 0.5 माइक्रोमीटर और उससे बड़े 3,520 से अधिक कण नहीं होते हैं।
ISO क्लास 3/4: चिप निर्माण, बायोफार्मास्युटिकल उत्पादन, और एयरोस्पेस जैसे अत्यधिक उच्च स्वच्छता मांगों वाले अत्याधुनिक क्षेत्रों के लिए आरक्षित। इन कक्षाओं को प्राप्त करने का अर्थ है नैनोमीटर आकार के कणों पर भी सख्त सीमाएं।
उपयुक्त स्वच्छता वर्ग का चयन एक क्लीनरूम को डिजाइन और बनाने का पहला कदम है, क्योंकि यह सीधे बाद के उपकरण चयन और परिचालन लागत को निर्धारित करता है।
एक क्लीनरूम प्रणाली में, FFU (फैन फिल्टर यूनिट) एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह एक आत्मनिर्भर, मॉड्यूलर टर्मिनल एयर सप्लाई यूनिट है जिसमें एक एकीकृत पंखा और फिल्टर होता है, जिसे आमतौर पर क्लीनरूम की छत ग्रिड में स्थापित किया जाता है।
स्वतंत्रता: प्रत्येक FFU यूनिट सेल्फ-पावर्ड होती है और हवा की आपूर्ति के लिए केंद्रीय एयर कंडीशनिंग सिस्टम पर निर्भर किए बिना स्वतंत्र रूप से संचालित हो सकती है। यह क्लीनरूम लेआउट में अधिक लचीलापन प्रदान करता है।
उच्च-दक्षता निस्पंदन: FFUs में अंतर्निहित उच्च-दक्षता फिल्टर (HEPA/ULPA) होते हैं, जो 99.95% (या उससे भी अधिक) से अधिक छोटे हवा में मौजूद कणों को प्रभावी ढंग से पकड़ सकते हैं।
लेमिनार एयरफ्लो: FFUs आमतौर पर एक नीचे की ओर लेमिनार एयरफ्लो पैटर्न का उपयोग करते हैं, जो काम करने के क्षेत्र में समान रूप से स्वच्छ हवा पहुंचाता है, जबकि उत्पादन के दौरान उत्पन्न संदूषकों को रिटर्न एयर वेंट्स की ओर नीचे की ओर धकेलता है। यह प्रभावी रूप से एयर शॉर्ट-सर्किट और क्रॉस-संदूषण को रोकता है।
ऊर्जा दक्षता: आधुनिक FFUs ज्यादातर DC (डायरेक्ट करंट) ब्रशलेस मोटर्स का उपयोग करते हैं। पारंपरिक AC (अल्टरनेटिंग करंट) मोटर्स की तुलना में, वे उच्च ऊर्जा दक्षता और कम परिचालन शोर प्रदान करते हैं, जिससे परिचालन लागत में काफी कमी आती है।
एयर फिल्टर क्लीनरूम वायु शोधन के मुख्य घटक हैं; वे क्लीनरूम के "फेफड़ों" के रूप में कार्य करते हैं, जो विभिन्न हवा में मौजूद संदूषकों को पकड़ने के लिए जिम्मेदार होते हैं। उनके निस्पंदन सटीकता के आधार पर, एयर फिल्टर को आमतौर पर वर्गीकृत किया जाता है:
प्री-फिल्टर: मुख्य रूप से बड़े धूल कणों, बालों आदि को फ़िल्टर करने के लिए उपयोग किया जाता है, मध्यम और उच्च-दक्षता फिल्टर की रक्षा करता है और उनके जीवनकाल को बढ़ाता है।
मध्यम-दक्षता फिल्टर: प्री-फिल्टर की तुलना में उच्च निस्पंदन दक्षता प्रदान करते हैं और छोटे कणों को हटाने के लिए उपयोग किए जाते हैं, अक्सर उच्च-दक्षता फिल्टर के लिए प्री-फिल्टर के रूप में काम करते हैं।
उच्च-दक्षता पार्टिकुलेट एयर (HEPA) फिल्टर: ये क्लीनरूम का दिल हैं, जो 0.3 माइक्रोमीटर और उससे बड़े 99.95% से अधिक कणों को पकड़ने में सक्षम हैं।
अल्ट्रा-लो पेनिट्रेशन एयर (ULPA) फिल्टर: अत्यधिक उच्च स्वच्छता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, 0.12-माइक्रोमीटर कणों के लिए 99.999% से अधिक की निस्पंदन दक्षता के साथ।
रासायनिक फिल्टर (आणविक फिल्टर): हवा से हानिकारक गैसों और आणविक संदूषकों को हटाने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे कि अम्लीय गैसें, क्षारीय गैसें, और VOC, विशेष रूप से अर्धचालक और बायोफार्मास्युटिकल उद्योगों में महत्वपूर्ण हैं।
FFUs और विभिन्न फिल्टर के अलावा, क्लीनरूम कई अन्य वायु शोधन उपकरणों पर भी निर्भर करते हैं जो तालमेल से काम करते हैं:
क्लीनरूम एयर हैंडलिंग यूनिट्स (AHU): क्लीनरूम में प्रवेश करने वाली ताजी हवा को प्री-ट्रीट करने के लिए जिम्मेदार, जिसमें तापमान, आर्द्रता और अंतर दबाव को नियंत्रित करना, साथ ही प्रारंभिक निस्पंदन शामिल है।
एयर शावर: कर्मियों के लिए क्लीनरूम में प्रवेश/निकास बिंदुओं पर स्थित, वे कर्मियों या सामग्री की सतहों से धूल हटाने के लिए उच्च वेग वाले स्वच्छ वायु प्रवाह का उपयोग करते हैं, जिससे बाहरी संदूषकों को क्लीनरूम में प्रवेश करने से रोका जा सकता है।
पास बॉक्स: क्लीनरूम के अंदर और बाहर सामग्री के हस्तांतरण के लिए उपयोग किया जाता है, बार-बार कर्मियों की आवाजाही को कम करता है और क्रॉस-संदूषण को कम करता है।
HEPA फ़िल्टर बॉक्स (उच्च-दक्षता एयर आउटलेट): कुछ क्लीनरूम टर्मिनल निस्पंदन प्राप्त करने के लिए FFUs के बजाय एकीकृत HEPA फिल्टर के साथ आपूर्ति एयर आउटलेट का उपयोग कर सकते हैं।
रिटर्न एयर सिस्टम: क्लीनरूम से हवा को वापस खींचने के लिए जिम्मेदार, जिसे फिर से फ़िल्टर किया जाता है और फिर से आपूर्ति करने से पहले वातानुकूलित किया जाता है, जिससे एक परिसंचारी शोधन लूप बनता है।
एक क्लीनरूम एक अत्यधिक एकीकृत और सटीक प्रणाली इंजीनियरिंग प्रयास है। इसकी स्वच्छता वर्ग, FFUs, एयर फिल्टर, और अन्य सहायक शोधन उपकरण सामूहिक रूप से एक पूरी श्रृंखला बनाते हैं जो एक स्वच्छ वातावरण सुनिश्चित करता है। औद्योगिक उत्पादन के लिए, क्लीनरूम में निवेश करना केवल मानकों को पूरा करने के बारे में नहीं है; यह उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार, दोष दरों को कम करने, स्थिर उत्पादन सुनिश्चित करने और अंततः उद्यम के लिए सतत विकास और मुख्य प्रतिस्पर्धात्मकता प्राप्त करने के बारे में है।
