Brevet FR2562819A1 — publié le 19851018

La présente invention se rapporte à un procédé pour le nettoyage d'usines de fabrication de circuits in- tégrés à grande échelle ou très grande échelle, d'usines de fabrication de produits biopharmaceutiques, de salles d'opération chirurgicale, d'usines de lavage de pièces de précision et d'usines de production d'aliments stériles, ou pour le nettoyage d'objets placés dans ces usines et locaux ainsi que des opérateurs, malades et autres portant des vêtements. Plus particulièrement, l'invention vise un procé- dé dans lequel de l'air contenant 1750 particules de brouillard par dm3, ou davantage, d'une dimension ne dépas- sant sensiblement pas 0,5 micron, est envoyéSdans des lo- caux de fabrication de circuits intégrés à très grande é- chelle, des locaux de fabrication d'aliments stériles, des salles de douche à l'air dans lesquelles les opérateurs passent avant de commencer leur travail, ou les chambres de malades gravement atteints, afin de nettoyer les objets. D'une manière générale, les hôpitaux, les usines pharmaceutiques, les laboratoires et lieux analogues néces- sitent une atmosphère propre ne contenant pas de poussières ou de microbes. Par conséquent, on utilise des moyens tels que l'air est épuré à l'aide d'un filtre à air,ou bien un rideau d'air est installé aux entrées et aux sorties des locaux. Toutefois, ces moyens ne permettent pas d'obtenir un gaz suffisamment propre et l'utilisation d'une salle de douche à air ne permet pas non plus d'obtenir un tel gaz propre. La présente demanderesse a trouvé, à la suite d'une étude poussée du nettoyage des objets, que plus une goutte d'eau est petite et plus sa tension de surface est faible et que, lorsqu'une goutte d'eau devient une particu- le de brouillard de 0,5 micron ou moins, elle adhère forte- ment aux objets microscopiques. De plus, si un gaz conte- nant 1750 particules de brouillard par dm3, ou davantage, est appliqué à un objet, le gaz adhère non seulement aux poussières microscopiques, mais également aux virus, bac- téries, moisissures et spores présents,et les entratne, de sorte que l'objet est nettoyé. De plus, on a constaté qu'une atmosphère gazeuse, dans laquelle de telles gouttes d'eau microscopiques sont suspendues, peut nettoyer l'at- mosphère et présenter l'avantage inattendu que, malgré la présence des gouttes d'eau, l'objet n'est jamais mouillé même si le nombre de particules de brouillard est grand, pourvu que chacune des particules de brouillard ne dépasse sensiblement pas 0,5 micron. On a également constaté, à la suite d'autres recherches, que si un gaz ordinaire tra- verse une atmosphère gazeuse dans laquelle sont suspendues des gouttes d'eau microscopiques, le gaz ordinaire subit un nettoyage poussé de sorte qu'il devient ultra propre et ce gaz ainsi épuré peut être envoyé directement dans divers locaux et autres endroits concernés. La présente invention est établie sur la base de cette nouvelle connais- sance et comme résultat de la répétition de diverses expé- riences et recherches concernant, en particulier, un pro- cédé industriel efficace de production d'un gaz dans le- quel sont suspendues des gouttes d'eau microscopiques. La présente invention a donc pour objet un pro- cédé de nettoyage d'un objet, suivant lequel l'objet est traité avec un gaz dans lequel sont suspendues un grand nombre de particules de brouillard ne dépassant sensible- ment pas 0,5 micron. L'air, dans lequel un grand nombre de particules de brouillard ne dépassant sensiblement pas 0,5 micron sont suspendues,utilisé dans la présente invention, peut être produit au moyen d'un appareil tel que décrit plus loin. Lorsqu'un gaz inerte est nécessaire, il suffit d'uti- liser de l'azote au lieu d'air. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de l#escription de ses formes de réalisation, non limitatives,représentées sur les dessins annexés dans les- quels: Fig. 1 représente un mode de réalisation d'un ap- pareil pour la production d'un gaz contenant un brouillard; Fig. 2 représente un autre mode de réalisation de l'appareil pour la production d'un gaz contenant un brouillard; Fig. 3 est une coupe à travers la partie supé- rieure de l'appareil représenté sur la figure 2; Fig. 4 est une coupe à travers la partie centra- le de l'appareil de la figure 2; Fig. 5 illustre schématiquement une installation complètedans laquelle la présente invention est effecti- vement appliquée à une usine de fabrication de semi conduc- teurs; Fig. 6 illustre un échangeur de chaleur qui peut être prévu après l'appareil de production de gaz contenant un brouillard; et Fig. 7 est une coupe d'une partie supérieure de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 6. L'appareil le plus simple, représenté sur la fi- gure 1, pour la production d'un gaz contenant un brouillard, comporte une pluralité de buses 2 d'injection d'eau prévues sur les surfaces latérales d'une cuve 1. De préférence, ces buses 2 sont disposées de façon alternée, de sorte que les buses prévues sur des surfaces latérales opposées sont é16- gèrement décalées les unes des autres. Autrement dit, il est souhaitable que les buses en vis-à-vis ne soient pas situées sur les mêmes lignes droites. L'eau sortant de cha- que buse 2 d'injection d'eau traverse l'intérieur de la cuve 1, comme indiqué par les pointillés D, et frappe la surface latérale opposée, de manière à engendrer des gout- tes d'eau microscopiques E qui remplissent la cuve 1. Dans cette situation, lorsqu'un gaz est introduit à la base de la cuve 1, comme indiqué par la flèche A, vers le haut à travers la cuve 1, ce gaz capte facilement les gouttes d'eau microscopiques et il est ensuite évacué par une sortie pré- vue à la partie supérieure de la cuve 1, ce qui permet d'obtenir le gaz désiré dans lequel un brouillard est sus- pendu. Si nécessaire, la construction de l'appareil peut être telle qu'une ou plusieurs chicanes (non représentées) sont prévues dans la cuve 1, verticalement ou obliquement (en série, ou en parallèle ou en alternance), et les jets d'eau sont orientés de manière à frapper chaque chicane, pour engendrer les gouttes d'eau microscopiques. Le gaz résultant contenant des gouttes d'eau microscopiques tra- verse un filtre, de façon à ce qu'il contienne des parti- cules de brouillard ne dépassant sensiblement pas 0,5 mi- cron, et il est ensuite utilisé pour le nettoyage d'un ob- jet. Dans ce cas, on peut utiliser tout type de filtre ap- proprié. Par circulation forcée à travers un filtre, les grosses gouttes d'eau, telles que celles qui dépassent un micron, sont brisées par impact lorsqu'elles viennent en contact avec le filtre, et elles disparaissent par éva- poration. Ainsi, les grosses gouttes d'eau sont sensible- ment éliminées. Les figures 2, 3 et 4 en combinaison illustrent un appareil plus efficace pour la production d'un gaz dans lequel un brouillard est suspendu, permettant de régler la température. A titre d'exemple, on décrit ci-après la produc- tion d'un gaz refroidi contenant un brouillard. Il faut no- ter qu'on peut produire facilement un gaz réchauffé conte- nant un brouillard, par remplacement du dispositif de re- froidissement ci-après par un dispositif de chauffage. On se reporte d'abord à la figure 2 qui représente un cyclone 40 comportant une entrée d'air 42 prévue tangen- tiellement en haut de sa partie cylindrique 41. Le centre de la partie cylindrique 41 est muni d'une tubulure de sor- tie 43 qui se prolonge vers le bas. Le tube de sortie 43 est entouré par un tube coaxial 44 d'injection d'eau froide. Le tube d'injection 44 porte une pluralité de buses d'injec- tion 45. Un tube d'évaporation 47 d'un réfrigérateur est disposé à l'intérieur de la partie cylindrique 41 du cyclo- ne 40. Le tube d'évaporation 47 et les buses d'injection 45 peuvent être agencés de manière que leurs positions soient complètement ou légèrement décalées les unes des autres et ils sont placés de sorte que l'eau est injectée par les buses d'injection 45 perpendiculairement sur les parties correspondantes du tube d'évaporation 47, sous la forme de jets pulvérisés. Un filtre 48, un réservoir d'eau 49 et une pompe 50 sont prévus dans cet ordre à l'extrémi- té inférieure d'une partie conique 51 du cyclone 40. Ainsi, l'eau froide est recyclée dans le sens des flèches B, c'est- à-dire successivement dans la pompe 50, une canalisation de recyclage 46, le tube d'injection 44, la partie cylin- drique 41 du cyclone, la partie conique 51 du cyclone, le filtre 48, le réservoir d'eau 49 et la pompe 50. Un fluide réfrigérant, en particulier un fluide réfrigérant à haute température (1 C à 5 C), circule dans le tube d'évaporation 47, dans le sens des flèches C. Un gaz est envoyé dans le cyclone 40, par l'entrée 42 dans le sens de la flèche A, et il capte des gouttes d'eau microscopiques, en même temps qu'il est refroidi dans le cyclone 40, de manière à engen- drer le gaz requis qui est ensuite envoyé vers l'utilisa- tion, par le tube de sortie 43. Lorsque l'eau,injectée ou pulvérisée en D par les buses d'injection 45 prévues dans le tube d'injection 44, frappe le tube d'évaporation 47 du réfrigérateur et/ou les surfaces latérales de la partie cy- lindrique 41, comme indiqué en E, des particules de brouil- lard sont engendrées (simultanément, l'eau qui frappe le tube d'évaporation 47 échange sa chaleur avec le fluide réfrigérant qui circule dans le tube 47 et elle est ainsi refroidie) et les gouttes d'eau sont refroidies. Lorsque le gaz traverse cette atmosphère,comme indiqué par les flèches A, il capte des gouttes d'eau microscopiques et échange éga- lement de la chaleur avec les gouttes d'eau refroidies, de sorte qu'il est refroidi et devient le gaz requis. La figure 5 illustre schématiquement une instal- lation complète dans laquelle le procédé suivant l'inven- tion est appliqué en pratique à une usine pour la produc- tion en grande série de mémoires vives (RAM) de 64 kilobits. Le gaz contenant un brouillard, produit dans le cyclone 40 par l'opération décrite plus haut, est envoyé dans un cy- clone 50 d'élimination des gouttes d'eau, comme indiqué par les flèches A. Plus particulièrement, le gaz sortant du cyclone 40 pénètre dans le cyclone 50 d'élimination des gouttes d'eau, par une entrée qui est prévue tangentielle- ment dans une paroi latérale du cyclone 50. Lorsque le gaz circule dans le cyclone 50 d'élimination des gouttes d'eau, les gouttes d'eau en excès et les grosses gouttes d'eau sont éliminées, de façon à obtenir un gaz dans lequel il y a en suspension au moins 90% de particules de brouillard ne dépassant pas 0,5 micron. Le gaz sort par un tuyau de sortie prévu dans la partie centrale du cyclone 50. Le gaz contenant un brouillard, ainsi évacué du cyclone 50, est envoyé à une salle 60 de douche à air, par l'intermédiaire d'une canalisation P comportant un filtre F, en vue du nettoyage des personnes qui doivent travailler dans un local ultra propre 70 adjacent à la salle de douche 60. Simultanément, une partie du gaz contenant un brouil- lard est envoyée directement à la salle ultra propre 70. Ainsi, le gaz épuré, ne contenant aucune poussière, est envoyé dans ce local et il est également utilisé pour la- ver les substrats de silicium employés dans la fabrication de circuits intégrés à grande échelle. En outre, si néces- saire, au lieu d'utiliser directement les gaz contenant un brouillard, on peut envoyer de l'air ordinaire à travers une douche de ce gaz, de façon à nettoyer l'air, et on uti- lise l'air épuré. Le gaz qui a été utilisé dans le local ultra propre 70 en est évacué et il est renvoyé au cyclone par une canalisation P et un ventilateur F et le cycle se renouvelle. On a vérifié que ce procédé permet de main- tenir un local ultra propre dans un état d'extrême propre- té tel qu'un volume de 28 dm3 contient moins d'une parti- cule de poussière de dimension supérieure à 0,5 micron. Par contre, plusieurs dizaines de milliers de particules de poussière sont suspendues dans le même volume d'air, dans une usine ordinaire. De ce point de vue, on voit que le procédé suivant la présente invention est extrêmement satisfaisant. En outre, il est possible de porter le gaz à une température optimale ainsi que de diminuer la dimension des particules de brouillard, pour accroître son efficaci- té, par utilisation d'un échangeur de chaleur 100 après le cyclone 50 d'élimination des gouttes d'eau, comme repré- senté sur les figures 6 et 7, le gaz contenant un brouil- lard passant dans l'échangeur de chaleur 100. On décrit maintenant l'échangeur de chaleur 100. Un tube 105 d'évacua- tion d'air, disposé verticalement, est prévu au centre d'un bac 101. Le tube 105 d'évacuation d'air communique avec un conduit d'air 105' prévu à l'extérieur du bac 101. Par sui- te, l'air,venant d'un tuyau 104 d'admission d'air, prend un mouvement de rotation dans le bac 101, atteint la partie inférieure de celui-ci et s'élève à partir de l'extrémité inférieure du tube 105 d'évacuation d'air, comme indiqué par les flèches. D'autre part, l'intérieur du bac 101 est équipé d'un tube extérieur 106 et d'un tube intérieur 107. L'extrémité inférieure de chacun des tubes 106,107 communi- que avec une pompe 108 prévue à l'extérieur du bac 101, afin de faire circuler dans ces tubes de l'eau chaude ou de l'eau froide qui est évacuée par des orifices de vidange 109,110 prévus à la partie supérieure du bac 101. Une pluralité de buses 111a, 111b d'injection d'eau, disposées dans un tube 111 d'eau de lavage, sont prévues dans les parties supérieu- re et inférieure du bac 101. Les buses 111a,111b... sont montées en face des côtés supérieurs et inférieurs des rangées verticales de chacun des tubes 106 et 107, de sor- te que de l'eau de lavage peut être éjectée vers les tubes 106,107 et les surfaces intérieures du bac 101, ainsi que les surfaces extérieures du tube 105 d'évacuation d'air. Un tube de vidange 112' est prévu dans une partie inférieu- re de la partie conique 102, de sorte qu'il est possible d'évacuer l'eau de lavage ou un condensat produit par le refroidissement du gaz, en dehors du bac 101. Par consé- quent, la poussière, etc., contenue dans l'air introduit par le tube 104 d'admission d'air est séparée dans le bac 101 par effet centrifuge, et l'air est réchauffé ou re- froidi à une température optimale au moyen des tubes 106, 107. L'air réchauffé ou refroidi à la température optimale est évacué par le tube de sortie 105. D'autre part, la pous- sière séparée peut être lavée et évacuée, par admission d'eau dans le tube 111 d'eau de lavage et éjection d'eau par les buses 111a, 111b,... Puisque le gaz ainsi traité comporte un grand nombre de particules de brouillard ne dépassant pas 0,5 micron, en suspension dans le gaz, un objet quelconque peut être nettoyé par traitement au moyen de ce gaz. Bien que dans la présente invention le gaz uti- lisé soit généralement de l'air, on peut employer du gaz carbonique, de l'azote ou un gaz rare, lorsque l'oxydation est indésirable. D'autre part, on peut également employer de l'oxygène. Autrement dit, il est possible d'utiliser divers gaz appropriés et leurs mélanges, suivant les besoins. Les particules de brouillard d'une dimension ne dépassant pas 0,5 micron, utilisées dans le procédé suivant l'invention, ont une tension de surface très basse et, par conséquent, elles adhèrent facilement aux objets ou pous- sières suspendus dans l'air. On suppose que le poids d'une poussière à laquelle adhèrent des particules de brouillard augmente et, par suite, la poussière peut être éliminée par 25628 19 soufflage. En particulier, puisque le procédé suivant l'in- vention utilise des particules de brouillard microscopiques, il est possible d'éliminer non seulement des poussières mi- croscopiques mais également des bactéries et des virus, de sorte qu'un objet peut être nettoyé à la fois physique- ment et biologiquement. Jusqu'à présent, les virus étaient éliminés par un filtre à air ou dispositif analogue. Toute- fois, comme les virus ont une taille de 0,5 à 0,01 micron seulement, il est impossible de les éliminer suffisamment par ce procédé usuel. Par conséquent, si un local est net- toyé par le procédé conforme à la présente invention, le risque de rhume est diminué pour les personnes qui s'y trou- vent. Ainsi, l'invention est très intéressante pour les hô- pitaux, pharmacies, laboratoires, maternités, etc. D'autre part, puisque le procédé suivant la présente invention permet d'éviter la pénétration des diverses bac- téries, il peut être utilisé pour laver les produits ali- mentaires et les appareils dans les usines alimentaires. Par conséquent, le procédé conforme à l'invention convient éga- lement très bien pour les stockages de produits alimentai- res, supermarchés et autres, par exemple pour décongeler la viande congelée et conserver les salades, légumes, poissons frais et viandes préparées. En particulier, le procédé sui- vant l'invention permet de fabriquer du jambon cru dont la fabrication est habituellement limitée par le risque d'in- clusion de diverses bactéries. Comme indiqué, le procédé suivant l'invention peut être appliqué au lavage des instruments pour les opérations chirurgicales, ainsi que pour des pièces de précision, gra- ce à son ultra propreté. En outre, on peut penser que le procédé conforme à l'invention est utilisable dans le do- maine médical, pour le lavage des poumons par exemple. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du disposi- tif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. 1 0 Revendications 1. Procédé de nettoyage d'un objet, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter l'objet avec un gaz dans lequel sont suspendues un grand nombre de particules de brouil- lard ne dépassant sensiblement pas une dimension de 0,5 micron. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter l'objet avec un gaz dans lequel sont suspendues 1750 particules de brouillard par dm3, ou davantage, d'une dimension ne dépassant sensiblement pas 0,5 micron, ce gaz étant obtenu par pulvérisation d'eau au moyen de buses (45) de manière à ce que l'eau frappe un obstacle (41) afin d'obtenir des gouttes d'eau microscopi- ques qui sont suspendues dans un gaz, les grosses gouttes d'eau étant ensuite éliminées de ce gaz.