KR100389669B1 - 전계 인가형 수분 필터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계를 인가하여 수분을 제거하는 전계 인가형 수분 필터장치에 관한 것으로, 기존의 화학적 결합력이나 물리적인 공기압축을 이용한 수분필터와는 달리 공기 및 수분이 혼재된 대기환경에 평판형 혹은 원통형의 전극을 도입하여 직류의 고전계를 인가한다. 이에 따라 공기와 달리 높은 비유전율을 갖는 수분은 공기와 구별되는 강한 정전유도현상에 의해 양단의 전극 방향으로 이동하여 전극에 최종적으로 부착됨으로서 수분입자가 제거될 수 있다.

Description

전계 인가형 수분 필터 장치{ELECTRIC FIELD SUPPLY-TYPE MOISTURE FILTER APPARATUS}

본 발명은 수분 필터장치에 관한 것으로, 특히 전계를 인가하여 수분을 제거하는 전계 인가형 수분 필터장치에 관한 것이다.

현재 반도체공정 및 고분자 제조공정을 포함한 다양한 실험실적 분위기(Clean Room)하에서 불량품 발생 및 치명적 데이터 오류를 야기하는 수분을 제거하기 위해 실용화되고 있는 대부분의 수분 필터는 기본적으로 화학적 반응력 및 공기 압축을 이용하는 필터들이 주류를 이루고 있다. 이러한 수분 필터는 반도체, 세라믹 및 고분자의 디바이스(Device)화 공정에서 불필요한 디펙(defect)으로 작용하는 수분을 흡착 및 압축·탈리시킴으로서 공정의 안정화와 제품의 성능을 향상시킬 목적으로 광범위하게 사용되고 있다.

그러나 이와 같이 사용되는 필터들은 대부분 화학적 방법과 물리적인 공기압축에 의한 수분응축을 유도함으로 인해 불필요한 2차 부산물을 발생하거나, 경우에 따라서는 공정에도 영향을 미치게 되는 문제를 야기할 뿐만 아니라, 압축공기를 만들기 위해 과다한 에너지 손실이 요구된다. 또한, 장시간 사용될 시 교환 및 교체가 요구되고, 수분 제거가 필요한 공간이 대형화될 때에는 용량을 고려해야 하는 등의 다양한 구비사항들이 필요하게 된다.

따라서 밀폐된 공간에서의 수분제거 시에는 화학적 방법 및 공기압축을 통한 수분필터링이 용이할 수도 있지만, 공기의 유통 및 출입은 원활하게 유지시킴과 동시에 수분을 포함하여 공기 중에 부유하는 불순물(먼지)의 제거·차단이 요구되는 경우에는 상술한 화학적 방법 및 공기압축을 통한 수분필터링이 부적절한 방법일 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 화학적 수분필터에서 발생되는 불필요한 2차 부산물이나 물리적으로 공기압축을 위한 에너지 소모가 거의 필요치 않는 에너지 절감형의 고전계 인가형 수분 필터장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 물리적, 화학적 방법으로 수분을 제거하는 장치와는 달리 전기적인 방법으로 수분을 필터링할 수 있는 고전계 인가형 수분 필터장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수분 제거가 필요한 공간이 대형화될 경우에도 공간 사이즈의 제약없이 저 비용으로 용량을 확대하여 수분을 제거할 수 있는 고전계 인가형 수분 필터장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치의 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분필터의 적용시 연면방전 방지를 설명하기 위한 일부 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치의 동작예를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치가 작업공간내에 설치된 모형도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 수분 필터장치의 개략도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기존의 화학적 결합력이나 물리적인 공기압축을 이용한 수분필터와는 달리, 수분 자체에 존재하는 높은 비유전율(약 81)을 고전계 인가를 통하여 공기(질소+산소)와 차별화시킴으로서 용이하게 구현할 수 있다. 즉, 공기 및 수분이 혼재된 대기환경에 평판형 혹은 원통형의 전극을 도입하여 직류의 고전계를 인가함으로써, 공기와 달리 높은 비유전율을 갖는 수분은 공기와 구별되는 강한 정전유도현상에 의해 양단의 전극 방향으로 이동하여 전극에 최종적으로 부착됨으로서 수분만의 출입을 차단시킴을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 최대전압, 전류제한치 및 전극의 수와같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 한편 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치의 개략도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분필터의 적용시 연면방전 방지를 설명하기 위한 일부 단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 평판형 전극(10)과 고전압 공급부(20), 그리고 인접한 평판형 전극(10) 사이의 방전을 방지하기 위한 절연물(30) 및 안전 저항(40)으로 구성된다.

도 1을 참조하면, 평판형 전극(10)들은 주위의 수분을 흡착하기 위해 서로 다른 극성을 띄는 전극(+,-)들을 교호적으로 배치하고 상기 평판형 전극들(10)에 고전계를 인가하는 고전압 공급부(20)와 접속된다. 상기 평판형 전극들(10)은 수분에 의한 부식을 예방하기 위하여 구리 재질 혹은 스텐레스 재질로 제조하는 것이 바람직하다. 한편 일반적인 전원은 전압과 전류가 동시에 공급되는 것으로, 일반적인 전원을 본 발명에서 사용하게 되면 수분과 공기가 혼재하는 공간상에 전력의 형태로 에너지가 공급되어 분자의 전리 및 전자충돌에 따라 수분과 공기분자들의 분해가 발생하게 된다. 이러한 형태는 코로나 방전을 이용한 NO_x 및 SO_x 등의 폐가스 처리 시스템에 사용되는 전원으로서 본 발명에서의 전원과는 다르다. 본 발명의 실시예에서는 전류가 극히 제한된 상태(전류 제한치 3mA 이하)로서 고전압(최대전압 5KV 이하)만을 평판형 전극(10)에 인가함으로서 공기에 혼재되어 있는 수분의 정전유도를 통한 필터링이 가능하도록 한다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 전력소모가 거의 발생하지 않는다.

한편 상기 평판형 전극들(10)과 고전압 공급부(20) 사이에는 안전 저항 (40)을 접속하여 평판형 전극(10)으로 흐르는 전류를 억제하고, 서로 다른 극성을 띄는 전극들(10) 사이의 연면방전을 방지하기 위한 절연물(30)을 도 2에 도시한 바와 같이 평판형 전극 지지용 프레임(50)상에 위치시키되 서로 다른 극성을 띄는 두 전극 사이 마다 위치시킨다. 이러한 경우 상기 절연물(30)과 그 인접 평판형 전극들(10) 사이의 프레임(50)상에 배수 구멍(60)을 형성함으로써 전극(10)을 타고 흘러 내리는 수분을 프레임(50) 밖으로 제거할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치의 동작예를 설명하기 위한 도면을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 우선 평판형 전극(10)에는 고전압 공급부(20)에 의해 최대전압 10KV 이하의 전압이 인가되는 것으로 가정한다. 또한 이때의 전류 제한치는 3mA 이하인 것으로 가정한다. 이와 같이 두 개의 평판형 전극(10)에 고전압이 인가되면 공기입자(70)와 달리 높은 비유전율을 갖는 수분입자(80)는 공기입자(70)와 구별되는 강한 정전유도현상을 발생한다. 이와 같이 고전계에 의해 정전유도된 수분입자를 도 3에서는 90으로 표기하였다. 이와 같이 수분입자(80)가 고전계에 의해 정전유도되었다면 정전인력을 받게 되어 최종적으로는 양(+)극의 평판형 전극(10)과 음극(-)의 평판형 전극(10)에 부착됨으로써 공기입자(70)만이 평판형 전극(10)을 관통하게 된다.

따라서 고전계 인가를 위해 순수한 전압원을 이용한 평판형 수분 필터장치는 화학적 수분필터에서 발생되는 불필요한 2차 부산물이나 물리적으로 공기압축을 위한 에너지 소모 없이 수분을 필터링할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치가 작업공간내에 설치된 모형도를 도시한 것으로 본 발명의 실시예에 따른 평판형 수분 필터장치는 도 4에 도시한 바와 같이 창문에 장착되어 사용될 수 있다.

한편 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 수분 필터장치의 개략도를 도시한 것으로, 평판형 전극(10)을 원통형 전극으로 대체한 것 외에는 나머지 구성 요소들이 평판형 수분 필터장치와 동일하다. 이와 같은 원통형 수분 필터장치에서는 공기층을 사이에 두고 서로 다른 직경을 가지며 서로 다른 극성을 띄게 되는 한쌍의 원통형 전극들(100)이 하나의 프레임내에 다수 배치되는 구조를 가지게 되며, 고전압 공급부(20)에 의해 인가되는 전계는 원통형 전극(100)에 인가되어 수분입자(80)를 정전유도한다. 이러한 원통형 수분 필터장치에서는 원통형 전극(10)에 부착된 수분의 흐름을 원활히 하기 위하여 소정의 기울기를 가지도록 배열되는 것이 중요하다.

상술한 원통형 수분 필터장치에서도 고전압 공급부(20)에 의해 인가되는 고전계에 의해 내부에 위치하는 하나의 원통형 전극과 그 외부에 위치하는 원통형 전극 표면에 정전유도에 의한 수분입자가 흡착함으로써 수분은 원통형 전극(100)을 통해 제거될 수 있다.

따라서 원통형 수분 필터장치 역시 화학적 수분필터에서 발생되는 불필요한2차 부산물이나 물리적으로 공기압축을 위한 에너지 소모 없이 수분을 필터링할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 고전계 인가를 통한 전기적인 방법으로 기중에 포함된 수분 및 분진만을 선택적으로 필터링함으로써 작업공간이 밀폐되거나 외기를 차단할 필요가 없다. 또한 본 발명은 공기압축에 따른 수분응축 방법과 병행하여 설계될시 공기압축과 함께 반복적 공기의 순환을 통해 얻어지는 제습효과를 고전계 인가와 동시에 병행함에 따라 적은 에너지로 높은 제습효과를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 물리적인 방법에서 발생하는 문제점(소음, 전력소모, 용량 등)과 화학적인 방법에서 발생하는 문제점(2차 부산물, 교환, 교체 등)이 전혀 발생하지 않으며, 간단한 구조 설계만으로 용량에 구애받지 않고 외기와 통하는 입구에 설치하여 수분이 제거된 외기와 양호한 공기순환을 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 전계 인가형 수분 필터장치에 있어서,

   주위의 수분을 흡착하기 위해 서로 다른 극성을 띄는 전극들을 교호적으로 배치하기 위한 평판형 전극들과,

   상기 평판형 전극들에 고전계를 인가하는 고전압 공급부와,

   상기 평판형 전극들과 고전압 공급부 사이에 흐르는 전류를 억제하기 위한 저항으로 구성함을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
2. 제1항에 있어서, 서로 다른 극성을 띄는 전극들 사이의 방전을 방지하기 위한 절연물을 평판형 전극 지지용 프레임상에 위치시키되 서로 다른 극성을 띄는 두 전극 사이 마다 위치시킴을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 절연물과 그 인접 평판형 전극들 사이의 프레임상에 배수 구멍을 형성함을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 평판형 전극은 수분에 의한부식을 막기 위해 구리 재질로 제조됨을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 평판형 전극은 수분에 의한 부식을 막기 위해 스텐레스 재질로 제조됨을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
6. 전계 인가형 수분 필터장치에 있어서,

   공기층을 사이에 두고 서로 다른 직경을 가지며 서로 다른 극성을 띄게 되는 한 쌍의 원통형 전극이 프레임내에 다수 배열된 원통형 전극들과,

   상기 원통형 전극들에 고전계를 인가하는 고전압 공급부와,

   상기 원통형 전극들과 고전압 공급부 사이에 흐르는 전류를 억제하기 위한 저항으로 구성함을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 원통형 전극들은 소정의 기울기를 가짐을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 고전압 공급부의 최대전압은 10KV임을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 전계 인가형 수분 필터장치의 전류제한치는 3mA 이하임을 특징으로 하는 전계 인가형 수분 필터장치.