KR100208403B1 - 배기가스 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스 냉각장치에 관한 것으로서, 토출관이 결합된 버닝케이스와 포집케이스로 이루어진 버닝장치가 케비넷에 설치되고, 토출관 상부에는 구동모터의 구동력에 의해 상, 하방향으로 이동하면서 토출관의 중공부 내주면에 응집된 파우더를 제거시키는 파우더 제거수단이 장착되며, 토출관 외측에 상온 이하의 냉각수가 와류현상으로 순환되면서 고온의 배기가스를 냉각시키는 냉각관이 장착됨으로써, 온도가 저감된 배기가스를 배기관으로 토출시킬 수 있음은 물론 토출관의 중공부 내주면에 응집된 파우더가 간단하게 제거되므로 이에 따른 시간이 단축될 뿐만 아니라, 고가의 토출관이 부식되거나 또는 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있어 버닝장치의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

배기가스 냉각장치

본 발명은 배기가스 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와류 현상으로 순환되는 냉각수로 연소챔버를 통과한 배기가스의 온도를 저감시킴과 동시에 토출관에 응집된 파우더를 간단한게 제거시킬 수 있도록 한 배기가스 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체는 수소(H₂)기등의 가스와 모노실란, 다실란등의 실란(SiH₄)계 가스를 이용하여 고온에서 제조되며, 이러한 제조공정시 수소기와 실란계 가스등이 연소되면서 생성된 수용성, 발화성가스 및 유독성분을 함유한 유독가스(Toxic gas)등의 배기가스는 인체 및 대기 오염에 상당한 악영향을 끼치는 문제점이 있었다.

이와같은 배기가스 중에서 발화성 배기가스를 처리하기 위하여 종래에는 혼합된 가스 중에서 발화성가스를 고온의 열원을 이용한 연소챔버 내부로 배기가스를 통과시켜 연소시키는 버닝(burning)방식의 스크러버(scrubber)가 제공되었다.

그러나, 상기와 같은 버닝장치의 연소챔버에서 연소된 고온의 배기가스가 냉각되지 않은 상태에서 배기관으로 토출되었기 때문에 토출관 내주면에 고형화된 배기가스의 파우더(powder)가 응집됨은 물론 이로 인하여 많은 양의 배기가스가 배기관측으로 원할하게 토출되지 않고, 특히 응집된 파우더를 사람이 인위적으로 제거함에 따라 제거시간이 지연될 뿐만 아니라, 고가의 토출관이 부식되거나 또는 파손되므로 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인입관을 따라 인입된 발화성 가스를 연소시키는 버닝케이스와 슬러지를 적충시키는 포집케이스로 이루어진 버닝장치와, 상기 버닝케이스 상부에 결합되어 배기가스를 배기관으로 토출시키는 토출관과, 상기 토출관의 중공부 내주면에 길이방향으로 가이드레일이 돌출형성되고, 상기 가이드레일을 따라 상, 하 방향으로 이동하면서 응집된 파우더를 제거시킬 수 있도록 토출관 상부에 장착되는 파우더 제거수단과, 상기 토출관 외측에 장착되어 고온의 배기가스를 냉각시키는 냉각수 인입관 및 냉각수 배수관이 각각 결합된 냉각관을 포함하여 구성된 것에 의해 달성된다.

본 발명에 다른 파우더 제거수단은 토출관의 가이드레일을 따라 이동하는 가이드홈이 형성된 휀과, 휀과 치차맞춤되도록 토출관의 중공부내에 내설된 스크류 샤프트와, 스크류 샤프트 일끝단에 압입고정되는 베어링과, 베어링에 동력을 전달하는 타이밍 벨트가 걸려있고, 상기 타이밍 벨트의 다른 일끝이 걸려 구동력을 제공하는 구동모터로 구성된 것에 의해 달성된다.

본 발명에 의한 냉각관 하단에 결합된 냉각수 인입관에는 상온 이하의 냉각수가 인입되고, 상기 냉각수는 토출관의 외주면을 따라 와류현상으로 순환하면서 고온의 배기가스를 냉각시키는 것에 의해 달성된다.

제1도는 본 발명에 따른 배기가스 냉각장치를 나타낸 분리사시도.

제2도는 제1도에 나타낸 냉각장치를 결합한 부분단면도.

제3도는 본 발명에 다른 배기가스 냉각장치의 사용 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 버닝 장치 12 : 버닝케이스

12a : 연소챔버 14 : 포집케이스

16 : 도어 18 : 투명판

20 : 인코넬관 22 : 세라믹 히터봉

24 : 고온단열재 26 : 인입관

28 : 토출관 28a : 중공부

30 : 가이드레인 32 : 파우더 제거수단

34 : 휀(fan) 34a : 가이드홈

34b : 배기홈 36 : 스크류 샤프트

38 : 베어링 40 : 타이밍 벨트

42 : 구동모터 44 : 배기관

46 : 냉각관 48, 50 : 냉각수 인입과 및 배수관

이하, 본 발명에 따른 배기가스 냉각장치의 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

제1도 및 제2도는 본 발명에 다른 냉각장치를 나타낸 도면으로서, 캐비넷(도시되지 않았음) 내부에 반도체 제조공정시 생성된 발화성 배기가스를 연소시키기 위하여 가스 스크러버를 구성하는 버닝장치(10)가 설치되며, 버닝장치(10)는 연소챔버(12a)가 형성된 버닝케이스(12)와 다수의 보울트로 조여져 연소챔버(12a)로부터 낙하된 슬러지(sludge) 모으는 포집케이스(14)로 이루어지며, 포집케이스(14) 일면에는 적층된 슬러지를 제거시키기 위해 도어(16)가 힌지결합된다. 그리고, 도어(16) 중앙부에는 적층된 슬러지의 양을 외부에서 확인할 수 있도록 투명판(18)이 부착된다.

상기 연소챔버(12a)에는 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr)으로 주조된 다수의 인코넬관(Inconel pipe)(20)이 수평방향으로 장착되며, 인코넬관(20)은 적어도 2열 이상 수직으로 배열되어 있고, 인코넬관(20)에는 연소챔버(12a) 내부로 인입된 배기가스를 연소시키기 위하여 고온의 열(약 500 내지 800℃)을 발열시키는 세라믹 히터봉(22)이 삽입된다.

또한, 버닝케이스(12) 내측면에는 외부로 발산되는 고온의 열을 차단시킬 수 있도록 세라믹 울(ceramic wool)등의 고온단열재(24)가 충진되어 있으며, 일측면 하단에는 배기가스를 인입시키는 인입과(26)이 연결되고, 상면에는 연소챔버(12a)를 통과하면서 연소된 배기가스를 토출시키기 위해 토출관(28)이 결합된다.

상기 토출관(28)의 중공부(28a) 내주면에는 길이방향으로 가이드레인(30)이 돌출형성되고, 토출관(28)상부에는 중공부(28a) 내주면에 고형화 상태로 응집된 파우더를 제거시키기 위한 파우더 제거수단(32)이 장착된다.

상기 파우더 제거수단은 가이드레인(30)을 따라 상, 하방향으로 이동 가능하도록 가이드홈(34a)이 형성된 휀(fan)(34)과, 휀(34)이 치차맞춤되도록 토출관(28)의 중공부(28a) 내부에 내설된 스크류 샤프트(36)와, 스크류 샤프트(36) 일끝단에 압입고정된 베어링(38) 및 타이밍 벨트(40)에 의해 전달된 구동력을 제공하는 구동모터(42)로 구성되며, 상기 휀(34)에는 파우더 제거 도중에도 배기가스를 배가관(4)으로 용이하게 배출시키기 위해 다수의 배기홀(34b)이 형성된다.

그리고, 토출관(28) 외측에는 연소챔버(12a)에서 연소된 고온의 배기가스(약 100 내지 150℃)를 냉각시키는 냉각관(46)이 장착되고, 이 냉각관(46)의 상, 하부에는 상온(18℃)이하의 냉각수를 인입시킴과 동시에 배출시킬 수 있도록 냉각수 인입관 및 배수관(48)(50)이 각각 결합되며, 냉각수 인입관(48)을 통해 유입된 냉각수는 통출관(28)의 외주면을 따라 와류(SWIRL) 현상으로 순환하여 냉각수 배수관(50)으로 배출된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 배기가스 냉각장치의 작용을 제3도를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

반도체 제조공정시 생성된 발화성 배기가스는 인입관(26)을 따라 버닝케이스(12)의 연소챔버(12A) 하부로 인입됨과 동시에 연소챔버(12a)에 관통된 다수개의 인코넬관(20)이 세라믹 히터봉(22)에서 발열되는 고온의 열 즉, 산소가 희박한 연소챔버(12a)측으로 토출되어 연소된다. 이 연소과정에서 연소된 많은 양의 슬러지가 포집케이스(14) 바닥면에 적층될 경우 투명판(18)을 통해 슬러지의 양을 확인한 다음 도어(16)를 열어 슬러지를 쉽게 제거할 수 있다. 이때, 연소챔버(12a)내의 열원은 버닝케이스(12) 내측면에 충진된 고온단열재(24)에 의해 외부로 발산되는 것을 차단할 수 있다.

그 후, 연소된 배기가스 및 이와 혼합된 유독가스가 토출관(28)을 따라 상부로 흐름과 동시에 냉각관(46)의 냉각수 인입관(48)을 통해 상온 이하의 냉각수가 와류 현상으로 순환되면서 냉각수 배수관(50)으로 배수됨에 따라 100 내지 150℃의 배기가스가 50℃이하의 온도로 저감되면서 배기관(44)으로 방출되는 것이다.

한편, 토출관(28) 내주면에 배기가스의 파우더가 응집될 경우에는, 토출관(28) 상부에 설치된 구동모터(42)를 작동시키면 구동모터(42)의 구동력이 타이밍 벨트(40)에 의해 베어링(38)으로 전달되어 스크류 샤프트(36)를 정, 역회전시킴에 따라 스크류 샤프트(38)에 압입고정된 휀(34)이 상, 하방향으로 왕복이동되면서 파우더를 제거시킬 수 있는 것이다.

여기에서, 휀(34)에 형성된 가이드홈(34a)이 토출관(28)의 가이드레일(30)을 따라 이동되고, 파우더 제거시에도 배기가스는 휀(34)에 형성된 배출홀(34b)을 통과하여 배기관(44)으로 용이하게 배출되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 배기가스 냉각장치에 의하면, 토출관이 결합된 버닝케이스와 포집케이스로 이루어진 버닝장치가 캐비넷에 설치되고, 토출관 상부에는 구동모터의 구동력에 의해 상, 하 방향으로 이동하면서 토출관의 중공부 내주면에 응집된 파우더를 제거시키는 파우더 제거수단이 장착되며, 토출관 외측에 상온 이하의 냉각수가 와류 현상으로 순환되면서 고온의 배기가스를 냉각시키는 냉각관이 장착됨으로써, 온도가 저감된 배기가스를 배기관으로 토출시킬 수 있음은 물론 토출관의 중공부 내주면에 응집된 파우더가 간단하게 제거되므로 이에 따른 제거시간을 단축시킬 뿐만 아니라, 고가의 토출관이 부식되거나 또는 파손되는 것을 미연에 방지시켜 버닝장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명은 포집케이스와 결합되어 버닝장치를 이루는 버닝케이스 상부에 토출관이 장착되고, 토출관 외측에 배기관으로 토출되는 배기가스의 온도를 저감시킬 수 있도록 와류 현상의 냉각수가 순환되는 냉각관이 장착되어 있으며, 토출관 상부에는 중공부 내주면에 응집된 파우더를 제거하는 파우더 제거수단이 설치되어 토출관의 중공부 내주면에 응집된 파우더를 간단하게 제거시킬 수 있어 이에 따른 제거 시간을 단축시킬 뿐만 아니라, 토출관의 부식 또는 파손이 방지되어 버닝장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 연소챔버를 통과한 배기가스의 온도를 저감시키기 위한 냉각장치에 있어서, 인입관을 따라 인입된 발화성가스를 연소시키는 버닝케이스와 슬러지를 적충시키는 포집케이스로 이루어진 버닝장치와; 상기 버닝케이스 상부에 결합되어 배기가스를 배기관으로 토출시키는 토출관과; 상기 토출관의 중공부 내주면에 길이방향으로 가이드레일이 돌출형성되고, 상기 가이드레일을 따라 상, 하방향으로 이동하면서 응집된 파우더를 제거시킬 수 있도록 토출관 상부에 장착되는 파우더 제거수단과; 상기 토출관 외측에 장착되어 고온의 배기가스를 냉각시키는 냉각수 인입관 및 냉각수 배수관이 각각 결합된 냉각관을 포함하여 구성됨을 특징으로 배기가스 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 포집케이스 일면에는 바닥면에 적층된 슬러지를 배출시키는 도어가 힌지결합되고, 상기 도어 중앙부에는 적층된 슬러지의 양을 외부에서 확인할 수 있도록 투명판이 부착됨을 특징으로 하는 배기가스 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 파우더 제거수단은, 상기 토출관의 가이드레일을 따라 이동하는 가이드홈이 형성된 휀과, 상기 휀과 치차맞춤되도록 토출관의 중공부내에 내설된 스크류 샤프트와, 상기 스크류 샤프트 일끝단에 압입고정되는 베어링과, 상기 베어링에 동력을 전달하는 타이밍 벨트가 걸려있고, 상기 타이밍 벨트의 다른 일끝이 걸려 구동력을 제공하는 구동모터로 구성됨을 특징으로 하는 배기가스 냉각장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉각관 하단에 결합된 냉각수 인입관에는 상온 이하의 냉각수가 인입되고, 상기 냉각수는 토출관의 외주면을 따라 와류 현상으로 순환하면서 고온의 배기가스를 냉각시킴을 특징으로 하는 배기가스 냉각장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 휀에는 토출관의 중공부 내주면에 응집되어 있는 파우더의 제거시 배기가스를 통과시킬 수 있도록 다수의 배기홀이 형성됨을 특징으로 하는 배기가스 냉각장치.

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